Símbolos de diagramas

“ CURSO DE INTERPRETACION

DE DIAGRAMAS DE FLUJO(PFD=PROCESS FLOW DIAGRAM) Y DE TUBERIAS E INSTRUMENTACION (P&ID=PIPING & INSTRUMENTATION DIAGRAM)”

OBJETIVO •

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Interpretar y practicar el uso de diagramas PFD y P&ID, para producción, Operación y Mantenimiento (P/OM) de Plantas de Proceso. Difundir el conocimiento de la simbología, Interpretación y o aplicaci ación de los equi equipo poss, válv álvula ulas, lín íneeas de proceso, eso, en diag diagrramas mas PFD, FD, e Instrumen umenttación y control, ol, en diagrama amas P&ID. o Desarrollar HAZOPS (HAZ ard ard OP erability study) dy) como técnica cualitativ tiva que que permit mita ident dentiific ficar los pun puntos "débi ébiles" es" de una pla planta ta.. Determin minar si su diseño ofrece desde el punto de vista de seguridad las gar garant antías sufic ficient entes para ara min minimiz mizar los ries iesgos de una una acc accident ente grave, en operación del proceso y como resultado de ello, det determi ermina narr las hipó hipóte tesi siss de acci accide dent ntes es más más rel relevan evante tess en ell ellas o Detectar Oportunidades de mej mejora en el proceso a través de una revisión de las variables permisibles de mejorar indicadores de Oper Operac ació iónn y Prod Produc ucci ción ón,, impl impleme ement ntan ando do la Rein Reinge geni nier ería ía.. .. o

I

INTRODUCCION (MOTIVACION) (MOTIVACION)

Operación de plantas de proceso con: a).- PFD, P&ID, PHA • b).- Matriz Causa Efe feccto • c).- Espectro de valores de Operación • •

I

INTRODUCCION

II

NORMATIVIDAD RELACIONADA

REGULACIONES FEDERALES USA CODIGOS RELACIONADOS: ANSI, ASME, ISA, API. •

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a).- ANSI/ISA S5.1 (R1992) “Instrumentation Symbol and Identification ”. b).- ASME Y32.11(R1994) “Graphic Symbols for Process Diagrams in Petroleum and Chemical Industries ”. c).- ASME Y32.2.3 (R1994) “Redesignation of Z32.2.3 –(R1953) Graphic Symbols for Pipe Fitting, Valves and Piping ”. Nota ASA Z32.2.3 ASME “Fundamental of Pipe Drafting ”. d).- The Funtional Identification of Instrumentation based on ANSI/ISA STD Y32.2. e).- OSHA Occupational Safety and Health Administration, Process Safety Management of Highly Hazardous Chemicals Standard , 29 Code of Federal Regulation (CFR) 1910.119. f).- API RP 580 Recommended Practice for Risk based Inspection .

III DEFINICIONES GENERALES RELACIONADAS A PROCESOS •

INDUSTRIA DE PROCESO.- Es un nombre genérico para designar las industrias en el que materiales fluidos sufren transformaciones físicas y/o químicas o las que se dedican a almacenaje, administración o distribución de fluidos. En nuestro caso de fluido multifase a Gas, agua formación, Petróleo y derivados.

INDUSTRIA DE PROCESO

III DEFINICIONES GENERALES RELACIONADAS A PROCESOS • •

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Un proyecto de planta d proceso compone de manera general de los siguientes documentos: Flujogramas de proceso (PFD Process Flow Diagram). Flujograma de Detallamiento, Diagramas de Tuberías e Instrumentación (P&ID piping and Instrumentation Diagram). Listado de equipos relacionados: Separadores, Compresores, Bombas, Torres, Intercambiadores, Aeroenfriadores, tanques líquidos, tanques GLP, etc. Diseño de las líneas principales y servicio generaciones de Lista de líneas. Diseños de isométricos y Listado de isométricos. Diseños de detalle de tuberías. o o

o

o

o o

IV

DEFINICIONES ESPECIFICAS DEL CURSO

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4.1).- PFD(Process Flow Diagram, flowsheets, etc) FLUJOGRAMA

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4.2).- P&ID (Piping & Instrumentation Diagram): DIAGRAMA DE TUBERIAS E INSTRUMENTACION

4.1).- PFD(Process Flow Diagram, flowsheets, etc) FLUJOGRAMA Representa el funcionamiento de un sistema, donde se incluye, la red de tuberías a grandes rasgos, todos los equipos relacionados como Recipientes, tanques maquinas y otros equipamientos e instrumentos ligados o pertenecientes a la red de tuberías. • Son diseños esquemáticos sin escala, que muestran un sistema constituido por diversos recipientes, equipamiento e instrumentos, y la respectiva red de tuberías ligadas a ellos. Los flujogramas apenas tienen una finalidad de mostrar el funcionamiento del sistema, no esta destinado para fabricación, construcción o montaje. •

4.1).- PFD(Process Flow Diagram, flowsheets, etc) FLUJOGRAMA

BOLIVIA, INC.

4.1).- PFD(Process Flow Diagram, flowsheets, etc) FLUJOGRAMA Los diseños preparados en la fase inicial de un proyecto dede contener lo siguiente: Equipamientos de calderería principales (tanques, torres, recipientes, reactores hornos, intercambiadores de calor etc.) con indicaciones de las características básicas tales como dimensiones generales, presión y temperatura de operación etc. Maquinas principales (Bombas, compresores, ejectores etc) con indicaciones de características básicas, tales como vació, presión y temperatura de operación. Tuberías principales de proceso, con indicaciones de flujo de fluido contenido. Válvulas principales de bloqueo, regulación, control, seguridad y alivio. Instrumentos principales. • Deben mostrar lo anterior que haga parte o que sean esenciales, a los circuitos principales del proceso. •

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o

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Herramienta única e ideal para ingenieros, supervisores, operadores, instrumentistas de planta y compañías del área, para capturar información del proceso para la operación o diseño, para cumplimentacion de OSHA 1910, estudios de HAZOP, y administración de mantenimiento...”

• “


4.2).- P&ID (Piping & Instrumentation Diagram): DIAGRAMA DE TUBERIAS E INSTRUMENTACION • •

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

Los diseños básicos que a partir de los cuales será hecho todo el proyecto de planta. Todos los equipo de caldererías principales con su identificación de características básicas. Todas las maquinas principales con su identificación de características básicas. Todos los equipos e maquinas secundarias (filtros, purgadores, o

o

o

figuras “8” etc.) desde que tengan alguna función de proceso o

en la operación, manutención o montaje. Todos esos elementos deben ser mostrados individualmente, uno por uno, por medio de su identificación y de convenciones de diseño, aun así fueran equipos o circuitos idénticos. También es necesario que sea indicada cualquier exigencia de servicio que haya con relación a localización de los equipamientos. Ejemplo: equipos que deban quedar próximos entre si o con indicaciones de diferencia de elevaciones requerida etc.

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4.2).- P&ID (Piping & Instrumentation Diagram): DIAGRAMA DE TUBERIAS E INSTRUMENTACION Todas las tuberías de proceso mayor como de las de utilidades y todavía las secundarias y auxiliares, con indicación de diámetro, sentido del flujo, identificación completa, bien como condiciones o exigencias especiales de servicio se denotan:

o

Tuberías con declinación constante. Tuberías con flujo por gravedad o por termosifón.(Debe  indicarse la diferencia de elevación entre puntos BOP)  § Tuberías sin puntos altos o sin puntos bajos.  § Tuberías con trazado rectilíneo obligatorio.  § Tuberías con mínimo de perdidas de carga.  § Tuberías con arreglos simétricos o arreglos no usuales y obligatorios.  § Tuberías sujetas a vibraciones o a ruidos. 

§ §

4.2).- P&ID (Piping & Instrumentation Diagram): DIAGRAMA DE TUBERIAS E INSTRUMENTACION Todas las válvulas colocadas en las respectivas líneas e como indicación del tipo general (bloqueo, regulación, control, seguridad (PSV=Pressure Safety Valve, PRV=Pressure Relief Valve). TODOS los instrumentos (generalmente de acuerdo con las o convenciones de ISA S5.1) con indicación de símbolo, identificación, tamaño, arreglos respectivos de válvulas, tuberías de contorno etc. Deben figuras las líneas de aire comprimido de comando de las válvulas de control con las respectivas uniones de tubings. Con relación a los equipos las características que deben aparecer en los flujogramas son apenas las que interesan al proceso. En la mayoría de los casos por ejemplo para un Tanque figurará apenas el Volumen, para una Torre constar del diámetro, la altura o numero de bandejas y la altura manométrica etc. • Nota.- Deben mostrar lo anterior que haga parte o que sean esenciales, a los circuitos principales del proceso. •

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o

4.2a).- DISEÑO DE P&ID •

Debe seguir una cierto orden racional en la disposición de recipientes, equipamiento y tuberías, independientemente de la verdadera disposición física de esos elementos en el terreno. El diseño generalmente es hecho de forma que el sentido general del flujo en las tuberías principales sea de izquierda a la derecha del papel.

4.2a).- DISEÑO DE P&ID (Cont.) Es usual también que el diseño sea dividido imaginariamente en tres fajas horizontales: • 1° Faja superior.- Se ubican a los recipientes de alta presión, tanques, torres, reactores, hornos y otros equipamientos principales. • 2° Faja Intermedia.- Se disponen los intercambiador de calor etc. • 3° Faja Inferior.- Los equipamientos mecánicos: Bombas, compresores etc. Como regla general en cada hoja de flujograma se acostumbra figurar, no más de 10 a 15 equipos principales.

4.2a).- DISEÑO DE P&ID (Cont.) Todas las tuberías son representadas por líneas horizontales o verticales. Es usual hacer el diseño de las tuberías en trazo mas fuerte que de los recipientes, equipos y líneas de aire de instrumentos; se puede también diseñar las tuberías principales en trazos mas fuerte de que las secundarias o auxiliares. En cualquier caso las líneas horizontales deben ser continuas, e las líneas verticales son interrumpidas cuando se cruzan con las líneas horizontales. Los símbolos indicativos del sentido del flujo son colocados en los traslados de dirección. El espaciamiento entre las tuberías en el diseño debe ser mínimo de 6 mm en impresión final.

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4.2a).- DISEÑO DE P&ID (Cont.)

Debe seguir una cierto orden racional en la disposición de recipientes, equipamiento y tuberías, independientemente de la verdadera disposición física de esos elementos en el terreno. El diseño generalmente es hecho de forma que el sentido general del flujo en las tuberías principales sea de izquierda a la derecha del papel.

4.2a).- DISEÑO DE P&ID (Cont.) •

En redes complejas de tuberías, cuyo P&ID no pueda ser diseñado con claridad y presenta mucha densidad de piping en una única hoja, se debe de subdividir en varias hojas, y las tuberías que pasan de una hoja para otra deben de estar en la misma posición relativa en ambas hojas, para facilitar la lectura. Es común también en esos sistemas complejos hacer varios flujogramas de tuberías en la misma área, mostrando, por ejemplo una de las tuberías principales, otro de tuberías auxiliares, otro de tubería de servicio etc.

4.2a).- DISEÑO DE P&ID (Cont.) En los puntos en que haya ínter ligaciones de las tuberías diseñadas en flujogramas diferentes, deben ser adoptadas convenciones especiales para indicar esa ínter ligaciones, ya que las líneas que salen del diagrama están asignadas con un rectángulo con una indicación “limite de unidad”. Es practico adjuntar en cada hoja de diagramas una tabla con los datos principales de todos los equipos que aparecen en la hoja del diagrama.

V

DESARROLLO

5.1 CLASIFICACION DE EQUIPOS La identificación de los equipos para cada tipo serie numérica diferente precedida de una o dos letras indicativas. Por ejemplo todas las bombas serán precedidas por la letra B, los compresores de C, las torres de T, los intercambiadores de calor de E, los tanque TK , hornos por H, Aeroenfriadores AC, etc.

5.1 CLASIFICACION DE EQUIPOS(Cont.) Generalmente se adopta para cada área una serie de diferente. Por ejemplo en la área 1 las bombas serán B-101, B102 etc, los intercambiadores H-101, H-102 etc. en la área 2 las bombas serán B201, B B-202, y así por delante para as demás según el tipo de serie de Recipientes y equipos.

EJEMPLO: IDENTIFICACION DE EQUIPOS

SIMBOLOGIA DE EQUIPOS



5.2 CLASIFICACION DE INSTRUMENTOS INSTRUMENTOS INDICADORES.Los indicadores son dispositivos (generalmente localizados en el punto donde se hace la medición del proceso) que dan el valor de la variable medida únicamente en el instante en que se hace la observación. Como ejemplos de indicadores tenemos los manómetros y los termómetros industriales INSTRUMENTOS REGISTRADORES.Los registradores (localizados generalmente lejos de los puntos en el cual se mide la variable del proceso) proporcionan un registro de cómo se ha comportado la variable, además de indicar el valor presente de la misma. El registro los hace una pluma sobre un papel de grafica que se mueve mediante un mecanismo de reloj.

INSTRUMENTOS TRANSMISORES.Los transmisores miden algunas variables como temperatura o nivel y envían la señal correspondiente a uno o más lugares que pueden ser un registrador, un controlador, un indicador o una alarma. Dispositivo que convierte mediciones de proceso(presión, flujos, niveles, temperatura, etc) en una señal eléctrica o neumática disponible para uso a través de una indicación o sistema de control.

5.2 CLASIFICACION DE INSTRUMENTOS INSTRUMENTOS CONTROLADORES.Un controlador es un dispositivo que compara una variable con un valor deseado para ella, produciendo una señal de corrección que mueve (opera) una válvula de control. Los controladores generalmente se montan lejos del punto donde se efectúa la medición y pueden ser indicadores o registradores. Un dispositivo el cual recibe una medición de una variable de proceso, compara la medida con un punto de seteado representando el punto de control.

VALVULAS DE CONTROL (ELEMENTO FINAL DE CONTROL).Nombre Genérico para designar una gran Variedad de Válvulas usadas en combinación con instrumentos de automáticos, y comandados a distancia por esos instrumentos, para controlar él vació o presión de un fluido. La Válvula tiene siempre un actuador (Neumático, hidráulico, eléctrico etc.)que comanda directamente el actuador de vástago para el cierre de la válvula, y que a su vez es comandado por una señal(presión de aire comprimido por ejemplo).

SIMBOLOGIA DE VALVULAS

SIMBOLOGIA DE VALVULAS

5.3 DESIGNACION DE LOS INSTRUMENTOS (Identification Letters = Letras de Identificación)

5.3 DESIGNACION DE LOS INSTRUMENTOS (Identification Letters = Letras de Identificación) VALVULAS DE CONTROL (ELEMENTO FINAL DE CONTROL).La información presentada en las hojas de flujo se abrevian para simplificar su presentación. Para la instrumentación se ha desarrollado un sistema normal de abreviaturas, el cual consiste en dos, tres, cuatro letras escritas como una palabra. Su contenido es el siguiente: •La primera letra indica la variable del proceso a tratar. •La segunda y tercera letras indican que es lo que se hace con la

información de la variable. Con este sistema se hace posible la identificación de la mayor parte de los instrumentos. La tabla 1 da la designación básica por letras más común. Es importante hacer notar que la ultima letra de la designación se da de acuerdo con el resultado que se desea del proceso, que con el método por medio del cual se obtiene el resultado, por ejemplo: Una válvula de control que regula el flujo de vapor a un CAMBIADOR DE CALOR con el propósito de controlar la temperatura se llama TVC(Temperature Valve Control = Válvula de Control de Temperatura) y no FVC (Flow Valve Control = Válvula de Control de Flujo). Porque la variable principal de administración del proceso es esta etapa es la TEMPERATURA

5.4 COMBINACION DE LETRAS TIPICAS(Typical Letters Combinations). Variable de Proceso

Función Secundaria

Función Primaria

T R C ( * ) Indica la posición de la variable de proceso

* RC

*R

*I

* CV

*E

*A

R O D A R T S I G E R *

R E L O R O D O T O D A R N S A L T E N C U N M E I O S D V C E L L N I A E * V * *

A M R A L A *

D R R R R E O E T L O L L L C O A O C E I R R R T D T * O N I N C * O C

R E T S I G E R *

R L E O O V T R L A T A N V C I D O C N I * *

M R A L A *

T N E M E L E *

ABREVIATURA DEL INSTRUMENTO

VARIABLE DEL PROCESO Flujo Nivel Presión

* IC

R R R R O O O O D D D D A A A A C R L L I T O O D S I R R N T T I G N N E O R O * C C *

FRC LRC PRC

FIC LIC PIC

FR LR PR

FI LI PI

FCV LCV PCV

FE LE PE

FA LA PA

5.3 DESIGNACION DE LOS INSTRUMENTOS (Identification Letters = Letras de Identificación)

Resumen global de identificación de funciones a través de las Combinaciones Típicas de Letras para instrumentación del proceso

VI

DISEÑO P&ID

6.1CUMPLIMIENTO Y NATURALEZA MANDATORIA DE LA NORMAANSI/ISA S5.1(Instrumentation Symbol and Identification) de la ISA(The Instrumentation hasta S5.7 de la Systems, and Automation Society) Símbolos.- Cada equipo e instrumento puede ser representado en diagramas a través de símbolos, el símbolo puede ser acompañado por un número TAG. Las definiciones y ejemplos de esta norma tienen como objeto de interrelacionar entre ellos, indicando su significado y sus funciones. Numero de TAG.- Cada instrumento o función es identificado a través de una código alfanumérico

6.1CUMPLIMIENTO Y NATURALEZA MANDATORIA DE LA NORMAANSI/ISA S5.1(Instrumentation Symbol and Identification) de la ISA(The Instrumentation hasta S5.7 de la Systems, and Automation Society)

Use símbolos similares o referidos a norma con formas idénticas, evitar usar distintos estándares, cuando se tomas pasos inadecuados pueden malinterpretarse a el diseño. La norma sugiere “user’s choice” como alternativa en símbolos eléctricos

por ejemplo. Para proporcionar mayor información a la hoja de flujo, los símbolos se combinan con las designaciones de letras mostradas anteriormente. Las razones para emplear estos símbolos son las siguientes: •Indicar aproximadamente en que parte del proceso se instala el

dispositivo. •Indicar la interconexión entre las partes de los sistemas de

control.

6.1CUMPLIMIENTO Y NATURALEZA MANDATORIA DE LA NORMAANSI/ISA S5.1(Instrumentation Symbol and Identification) de la ISA(The Instrumentation hasta S5.7 de la Systems, and Automation Society)

En general un instrumento conectado al proceso se muestra como sigue: Instrumento

Linea de proceso

6.2 RELACIONAMIENTO DE LINEAS DE TUBERIAS TUBERIAS DE PROCESO VERSUS VALVULAS, EQUIPOS E INSTRUMENTOS (INSTRUMENT LINE SYMBOLS ).

6.2 RELACIONAMIENTO DE LINEAS DE TUBERIAS DE PROCESO VERSUS VALVULAS, EQUIPOS E INSTRUMENTOS (INSTRUMENT LINE SYMBOLS ). Nota.- OR significa opcional opcional es recomendab recomendable. le. Las siguientes abreviaturas son sugeridas para denotar los tipos de suministro de potencia. Estas designaciones pueden ser usadas para purga de líquidos de servicio. AS – Air Supply (Suministro de Aire) IA – Instrument Air (Aire ire para ins instrumento) (Opcio cional) PA – Plant Air (Aire de planta)(Opcional) ES – Electric Supply GS – Gas Supply HS – Hy Hydraulic draulic Supply NS – Nitrogen Supply SS – Steam Supply WS – Water Supply El nivel de suministro debe aumentarse en la linea de suministro Ejemplo AS-100 a 100 psig air supply; ED – 24 DC, a 24 – volt DC. Si un gas distinto que el de aire es usado, el gas puede identificarse a través de una nota en el símbolo de la señal. Fenómenos electromagnéticos incluyen incluyen calor, ondas de radio, radiación nuclear y luz.

6.2 RELACIONAMIENTO DE LINEAS DE TUBERIAS DE PROCESO VERSUS VALVULAS, EQUIPOS E INSTRUMENTOS (INSTRUMENT LINE SYMBOLS ). Cabe hacer notar que el diagrama de flujo indica el tipo de acción del instrumento, mas no indica necesariamente que éste se encuentre físicamente en ese lugar.

(i).- Auto operada alivio de presión (ii).- Auto operada reductora de presión (iii).- Operada remotamente

6.3 INSTRUMENTOS GENERALES – SIMBOLOS DE FUNCION.

6.3 INSTRUMENTOS GENERALES – SIMBOLOS DE FUNCION. NOTAS.Los tamaños del tamaño pueden variar de acuerdo a las necesidades del usuarios y el tipo del documento. Un cuadrado es sugerido y el tamaño del circulo para diámetros largos es mostrado en ***. Abreviaciones del usuario cono IP 1 (Instrument Panel # 1), IC2 (Instrument Console # 2), CC3 (Computer Console #3), etc., pueden ser usados when sea necesario para especificar el instrumento o la ubicación de la función. Normalmente inaccesible o dispositivos ocultos, o funciones pueden ser graficados usados el mismo símbolo pero la horizontal segmentada:

6.3 INSTRUMENTOS GENERALES – SIMBOLOS DE FUNCION.

Notas .Esto no es mandatorio para mostrar en panel común. Estos diamantes son aproximadamente la mitad de tamaño de instrumentos. Para símbolos lógicos específicos, ver ANSI / ISA S 5.2 





6.4 SIMBOLOS DE VALVULAS DE CONTROL

6.5 SIMBOLOS DE ACTUADORES








6.7 SIMBOLOS PARA ACCIONAMIENTO DE EVENTO DE FALLA EN VALVULAS DE CONTROL.

6.8 SIMBOLOS EVENTOS PRIMARIOS.








6.9 EJEMPLOS PARCIALES APLICATIVOS DE FUNCIONES.









6.10 EJEMPLOS MISCELANEOS Y COMBINACIONES.



6.11 EJEMPLOS DE CIRCUITOS DE PROCESO. Ejemplo de un complejo control de baño reactor involviendo ambos métodos de control Control por Display y PLC (Programmable Logic Control). El propósito de este P&ID es permitir un entendimiento general del esquema de control, la definición e identificación de las conexiones de los componentes.

6.12 EJEMPLOS DE GRADO DE DETALLE PFD a P&ID

Símbolo simplificados y abreviados usados para definir los principales puntos de medición y control

6.12 EJEMPLOS DE GRADO DE DETALLE PFD a P&ID

Símbolos funcionales y abreviaciones de identificación usados para desarrollar concepto de control concerniente al proceso.

6.12 EJEMPLOS DE GRADO DE DETALLE PFD a P&ID P&ID COMPLETO DONDE SE DESCRIBE DE MANERA COMPLETA TODOS LOS ELEMENTOS USADOS EN EL CIRCUITO DEL PROCESO, DISTRIBUCION DE LA TUBERIA, EQUIPOS, LINEAS SECUNDARIAS, DE SERVICIO, EL CONTROL, LAS SEÑALES ETC.

6.13 SOFTWARE RELACIONADOS

AUTOPLANT 2D P&ID, COADE P&ID, CADPIPE


AUTOPLANT 2D P&ID, COADE P&ID, CADPIPE


VII APLICACIONES

7.1 INTEGRIDAD EN LA OPERACIÓN Y LA SEGURIDAD DE LA PRODUCCION EN PLANTAS DE GAS Y PETROLEO, A TRAVES DE APLICACIÓN DE LOS DIAGRAMAS

Para facilitar la conceptuación de los operadores para el proceso y obviamente apuntar a aumentar índicadores positivos de Produccion y operación como tan aceptablemente posible minimizando cualquier desvió o incidente menor en el proceso que pueda presentarse o organizar programar, comprometer cronogramas de Paradas de Plantas anual, o detectar cualquier OPORTUNIDAD DE MEJORA.


FLUJOGRAMAS DE PROCESO PRINCIPAL.La concepción del proceso debe ser conciente por cada uno de nosotros.


HAZOP(HAZard OPerability study) y HAZID (HAZard Identification) EN DIADRAMAS P&ID ACTUALIZADOS Y CONFORME (QUE SE ENCUENTRA EN VIGENCIA).- El entendimiento de esta información debe ser conciente y constante.


MATRIZ CAUSA Y EFECTO: i. Tag Alfabético: Según definición ISA:Typycal Letter Combination ii. Tag numérico: Asignado por EPC(Engineering Procurement and Construcction), Servicio del Lazo: Instrumento en linea mayor o menor del proceso. iii. No. de P&ID, para identificar los nudos.(Diagrama de Tubería e Instrumentación DTI’s). iv. Unidades de medida: kg/cm2, m3, m3/h, %, mmca, ppm, ppb, ºC cromatografías etc. v. Alarmas: Apagado, Encendido, Alto Máximo, Alto, Bajo, Bajo Mínimo.


v i. Enclavamiento: Apagado, Encendido, Alto Máximo, Alto, Bajo, Bajo Mínimo. COLUMNAS

v ii. Valores ESD (Emergency Shut-Down), para contingencias de parada de planta. Viii Conocimiento del sistema de control Delta-V y sus elementos: PLC=Programmable Logic Control, DSC’s=Distribuited System Control, Scada=Supervisor Control and Data Adquisition, BUSES, HUBs In/Out etc, para la correcta comunicación con sala de Control. EJEMPLO

7.1 INTEGRIDAD EN LA OPERACIÓN Y LA SEGURIDAD DE LA PRODUCCION EN PLANTAS DE GAS Y PETROLEO, A TRAVES DE APLICACIÓN DE LOS DIAGRAMAS ACTUALIZACION Y TRAZABILIDAD DE LA INFORMACION DESARROLLADA (PFD, P&ID, MATRIZ, VALORES OPERACIÓN ETC.).-

Es importante coordinar con departamento de ingeniería, proyectos, contratistas etc. exigir la constante actualización de los P&ID (Diagramas de tuberías e Instrumentación) del día, con todas las modificaciones y ampliaciones que se hayan efectuado en el proceso, y/o modificaciones de algunas líneas de servicio etc.

7.1 INTEGRIDAD EN LA OPERACIÓN Y LA SEGURIDAD DE LA PRODUCCION EN PLANTAS DE GAS Y PETROLEO, A TRAVES DE APLICACIÓN DE LOS DIAGRAMAS •

Ventajas en Producción / Operación y Mantenimiento(P/OM):

La información de P&ID actualizado provee alta Integridad-no requiere verificación en el campo para soportar alguna decisión

La integración con otros soporte de información. Administración de proyectos o Planes de lleve en mano

Provee acceso rápido y preciso de i nformación corriente para solución de problemas

La solución dentro de la planificación de contingencias y ejecución o procedimientos de mantenimiento

Los cambios en el P&ID son filtrados y gravados cumpliendo la regulación de la norma ANSI/ISA

Análisis de Riesgo y Operabilidad(HAZOP) para verif icación y auditorias para otras regulaciones de la planta, ISO, OSHA, Leyes Boliv ianas

Reducción de tiempos de comisiones

Inspecciones basadas en Riesgos y Sistemas críticos de documentación

La filtración de información ayuda a ev aluar costos de operación relacionados a mejoras en el escenario de procesos

El ajuste / reanalisis de procesos para vari ables de realimentación

Arranques rápidos de planta

Permite observar distintas y múlt iples ubicaciones desde sala de control

Instrumentos más comunes y válvulas de control: FC (Flow controller) - Controlador de flujo FCV (Flow control valve) – Válvula controladora de flujo FM(Flow meter) – Medidor de flujo FRC (Flow Record controller)- Controlador Registrador de Flujo FRCV(Flow record control Valve)- Válvula controladora registradora de Flujo. HCV (Hand Control valve) – Válvula de control manual LC (Lever controller) – Controlador de nivel. LCV (Lever control valve) – Válvula controladora de nivel. LI (Lever indicator) – Indicador de nivel. LRC (Lever record controller) – controlador Registrador de nivel. LRCV (Lever record control valve) – Válvula controladora registradora de nivel. OF (Orifice Flange) – Brida con placa de orificio. PC ( Pressure control) – Controlador de presión PCV ( Pressure control Valve) – Válvula controladora de presión PdCV (Pressure – diferential control valve) – Válvula controladora de presión diferencial. PI (Pressure indicator) – Indicador de presión (manómetro) PRC (Pressure record controller ) – Controlador registrador de presión. PRCV(Pressure Record control valve) – Válvula controladora registradora de presión. TC (Temperatura Control) – Controlador de temperatura. TCV (Temperature control valve)- válvula controladora de temperatura. ThI( Themperature Indicator)- Indicador de temperatura (termómetro). TRC (Temperature record controller) – controlador registrador de temperatura. TRCV (Temperature record control valve)- válvula controladora registradora de temperatura.

7.2 DESARROLLO DE PHA (PROCESS HAZARD ANALYSIS) A TRAVES DE LA CONFECCION DE METODOLOGIAS CUALITATIVAS

Las técnicas de identificación de riesgos dan respuesta a las preguntas: ¿qué puede funcionar mal? Y ¿por qué razón? La respuesta a otras cuestiones como: ¿con qué frecuencia? y ¿qué efectos tiene?. Se resuelven con otras técnicas probabilísticas y deterministicas del análisis del riesgo. En la industria química, los accidentes suelen ser el resultado de unas condiciones de proceso inadecuadas para las diversas características físicas y químicas de los materiales y de las substancias. o


Introducción Análisis de Riesgo Un accidente es un suceso fortuito e incontrolado, capaz de producir daños. En general, en la industria petrolero este suceso coincide con situaciones de emisión, escape, derrames, incendios y explosión, donde están implicadas substancias peligrosas. Si la situación generada se puede calificar como riesgo grave, catástrofe o calamidad publica- inmediata o diferida- para las personas, el medio ambiente y los bienes, se la denomina “accidente mayor”




Escenarios que determinan fenómenos peligrosos de tipo térmico y explosivo: - Incendio de charco (pool fire). Combustión estacionaria con llama de



difusión del liquido de un charco de dimensiones conocidas(extensión), que se produce en un recinto descubierto. - Dardo de fuego (jet fire) Llama estacionaria y alargada (de gran l9ongitud y poca amplitud) provocada por la ignición de un chorro turbulento de gases o vapores combustibles. Un ejemplo típico es el soplete. - Llamarada (flash fire). Llama progresiva de difusión de baja velocidad. No produce ondas de presión significativas. Suele estar asociada a la dispersión de vapores inflamables a ras de suelo. Cuando estos encuentran un `punto de ignición, el frente de la llama generado se propaga hasta el punto de emisión, barriendo y quemando toda la zona ocupada por los vapores en condiciones de inflamabilidad. Si el origen de los vapores es un vertido con evaporación, el fenómeno acaba en un incendio de charco.


- BLEVE-Bola de fuego. Acrónimo de la expresión inglesa Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion. Este escenario se refiere a la bola de fuego(fireball) que se produce por el estallido súbito y total, por calentamiento externo, de un recipiente que contiene un gas inflamable licuado a presión, cuando el material de la pared pierde resistencia mecánica y no puede resistir la presión interior. El calentamiento extremo es generalmente producido por un incendio de charco o de dardo de fuego, y la probabilidad de que estalle es especialmente elevada en los casos en los que hay un contacto directo de la llama con la superficie del recipiente.

Distintas siniestralidades de accidente mayores de fuego


EXPLOSIONES.- Un escape de una producto inflamable en forma gaseosa, o bien liquida en condiciones de ser vaporizado, produce una nube de gas. Esta nube, según sea la velocidad de salida del producto se comporta como: - Un chorro gaseoso (turbulent free jet): en este caso, la dispersión del producto depende de la velocidad y de la presión de salida. Cuando el gas o vapor esta suficientemente diluido y su velocidad es menor que la velocidad del viento, se dispersará a corta distancia en función de las condiciones metereologica. - La dispersión atmosférica: la nube, en función de las condiciones meteorólogas, se extiende y se desplaza mientras se va diluyendo.

Explosiones originadas por una Combustion muy rapida

Esquema simplificado de los posibles accidentes que se pueden producir en caso de escape accidental de un producto toxico o inflamable

7.2 DESARROLLO DE PHA (PROCESS HAZARD ANALYSIS) A TRAVES DE LA CONFECCION DE METODOLOGIAS CUALITATIVAS Las técnicas de identificación de riesgos dan respuesta a las preguntas: ¿qué puede funcionar mal? Y ¿por qué razón? La respuesta a otras cuestiones como: ¿con qué frecuencia? y ¿qué efectos tiene?. Se resuelven con otras técnicas probabilísticas y deterministicas del análisis del riesgo. En la industria química, los accidentes suelen ser el resultado de unas condiciones de proceso inadecuadas para las diversas características físicas y químicas de los materiales y de las substancias.

7.2 DESARROLLO DE PHA (PROCESS HAZARD ANALYSIS) A TRAVES DE LA CONFECCION DE METODOLOGIAS CUALITATIVAS Estas condiciones, excepto en el caso de fallos de diseño, suelen ser desviaciones de las condiciones normales de funcionamiento y se presentan como problemas no siempre evidentes desde la experiencia operativa. Las técnicas de análisis tienen características distintas lo cual los hace apropiadas para ser aplicadas a diferentes etapas de la vida de una instalación o para proporcionar un nivel de detalle del estudio diferente.

7.2 DESARROLLO DE PHA (PROCESS HAZARD ANALYSIS) A TRAVES DE LA CONFECCION DE METODOLOGIAS CUALITATIVAS La elección de una u otra técnica se debe efectuar a partir del conocimiento de las ventajas y desventajas de cada una, y de una correcta estimación de la duración del estudio(concepto siempre ligado a aspectos económicos. Una estimación inadecuada de cualquiera de los aspectos- complejidad del proceso, etapa del proyecto, nivel de detalle que se quiere conseguir y recursos necesarios- suele desbaratar el estudio o simplemente producir resultados inadecuados a los objetivos planteados. La figura muestra las técnicas de análisis que son utilizadas normalmente en las diferentes etapas de la vida de las instalaciones de proceso.

Utilizacion de las tecnicas identificativas del Riesgo

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) i).- Descripción y Objetivo El análisis de peligros y operabilidad (HAZard and Operability Analysis, HAZOP) conocida también como análisis funcional de operabilidad (AFO) o análisis operativo (AO), en un método que fue diseñado en Inglaterra en la década de los sesenta por La Imperial Chemical Industries (ICI) para aplicarlo al diseño de plantas de fabricación de pesticidas, cuya definición es: “ La aplicación de una examen critico, formal y sistemático a un

proceso o proyecto de ingeniería de nueva instalación, para evaluar el riesgo potencial de la operación o funcionamiento incorrecto de los componentes individuales de los equipos, y los consiguientes efectos sobre la instalación como conjunto”.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) i).- Descripción y Objetivo Es una técnica deductiva para la identificación, evaluación cualitativa y prevención del riesgo potencial y de los problemas de operación derivados del funcionamiento incorrecto de un sistema técnico. El análisis pretende, mediante un protocolo relativamente sencillo, estimular la creatividad de una equipo de expertos con diferente formación para encontrar los posibles problemas operativos. La técnica se fundamenta en el hecho de que las desviaciones en el funcionamiento de las condiciones normales de operación y diseño suelen conducir a un fallo del sistema. La identificación de estas desviaciones se realiza mediante una metodología rigurosa y sistemática. El fallo del sistema puede provocar desde una parada sin importancia del proceso hasta un accidente mayor de graves consecuencias.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) ii).- Metodología del Análisis El paso previo para el desarrollo del análisis es la definición del objetivo y el alcance del estudio, de los limites físicos de la instalación o el proceso que se quiera estudiar y de la información requerida. Además debe estudiarse el sistema o proceso ya definido para conocer la información disponible, prepararla y organizar el equipo de estudio, y planear la secuencia de estudio y las sesiones de trabajo. Después del estudio previo se puede comenzar el análisis propiamente. El primer paso es la selección de los elementos críticos que deben estudiarse (recipientes, reactores, separadores, etc.). A continuación, sobre cada NODO DE ESTUDIO, que corresponde a cada linea de fluido de cada elemento seleccionado, y de forma secuencial y repetitiva, se aplican las PALABRAS GUIA (no, más, menos, otro, parte de, etc.) a cada una de las condiciones de operación del proceso, las substancias y las variables que intervienen(flujo, presión, temperatura, nivel, tiempos, etc.). Operando de esta manera se generan las desviaciones significativas de las condiciones normales de operación y se realiza un repaso exhaustivo de los posibles funcionamientos anormales.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) ii).- Metodología del Análisis Las principales palabras guía propuestas originalmente por ICI y los parámetros de proceso a los que se aplican se muestran en la tabla. Un caso particular es el estudio de procesos discontinuos y manuales operativos, donde se toman las operaciones propiamente (carga, descarga, etc.) como parámetro sobre las cuales aplicar las palabras guía.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) ii).- Metodología del Análisis

El estudio de las desviaciones conduce a la identificación de sus posibles causas y consecuencias y, por los tanto, del riesgo potencial y de los problemas derivados de una funcionamiento incorrecto; paralelamente, se buscan los medios protectores del sistema. Toda la información del análisis es documentada ordenadamente en forma de tabla, de hecho que permite la evaluación cualitativa de las medidas de control de seguridad. A partir de esta información es relativamente sencillo implementar nuevas medidas para la mejora de la seguridad y fiabilidad del sistema.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) ii).- Metodología del Análisis Resumen de palabras guía y variables de proceso utilizados en los análisis HAZOP

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) ii).- Metodología del Análisis Diagrama logico de ejecucion de HAZOP

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) iii).- Organización del Estudio Los análisis HAZOP son general, estudios multidisciplinares. La ejecución del estudio HAZOP requiere un conocimiento detallado del sistema que se quiere auditar y del protocolo de análisis. Esta característica condiciona que el trabajo se realice en equipo, donde debe haber representantes de las distintas áreas de conocimiento implicadas en el proceso. Los miembros de los equipos de trabajo son de dos tipos: los técnicos y los analistas de riesgo.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) iii).- Organización del Estudio Los técnicos implicados en el estudio soportan el apartado técnico. Los componentes deben ser especialistas en las áreas de conocimiento implicadas en el estudio; es aconsejable que sean verdaderos expertos. Las áreas de conocimiento implicadas en cada estudio pueden variar substancialmente en función del objeto del mismo (refinerías, plantas químicas, centrales eléctricas, centrales nucleares, parques de almacenamiento de combustible, etc.) y del objetivo del estudio que se quiere desarrollar: Diseño de nuevas instalaciones, revisión en funcionamiento, modificaciones etc. Es recomendable que el numero de especialistas que elaboran el estudio sean entre tres y seis grupos menores; pueden presentar una falta de conocimiento en determinados campos y grupos mayores suelen tener problemas organizativos.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) iii).- Organización del Estudio Los analistas de riesgo deben dar soporte logística al estudio es decir dirigir, moderar y documentar el análisis. Los analistas deben ser especialistas en aplicar la metodología HAZOP como tareas previas al desarrollo del HAZOP, tienen que definir el objetivo y el alcance del estudio, seleccionar el equipo técnico y formado en el método de análisis. Además, los analistas deben de tener la formación necesaria para entender y controlar la discusión de forma satisfactoria.

El estudio se realiza en diversas sesiones de trabajo, de una duración no superior a 2 a 3 horas donde la carga de trabajo tiene que ser racional para motivar y estimular la creatividad y la imaginación (brainstorming) del equipo de estudio y garantizar así la utilidad de los resultados obtenidos.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) iv).-Requisitos y Limitaciones El método presupone tres hipótesis: 1. La instalación esta bien diseñada en relación con la experiencia, el conocimiento de los procesos implicados, la aplicación de las normas y códigos pertinentes. 2. Los materiales de construcción han sido los adecuados, la construcción y el ensamblaje se han hecho correctamente. 3. Los análisis son una “fotografía instantánea” donde se mezclan sucesos de efecto inmediato con sucesos de elevada inercia temporal.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) v).-Resultados y aplicabilidad El resultado principal de los análisis HAZOP es un conjunto de situaciones peligrosas y problemas operativos y una serie de medidas orientadas a la reducción del riesgo existente o a la mitigación de las consecuencias de los problemas operativos. Estas medidas se dan en forma de cambios físicos en las instalaciones, modificaciones de procedimientos o recomendaciones de estudios posteriores para evaluar con mas detalle los problemas identificados o la conveniencia de las modificaciones propuestas. El HAZOP es un instrumento de estudio muy indicado para procesos en fase de diseño y construcción, donde la documentación esta totalmente actualizada y las recomendaciones del análisis no suponen modificaciones costosas ni paros en la planta. Por otro lado a causa de la laboriosidad del método y el grado de detalle que el estudio proporciona el HAZOP solo es indicado para instalaciones especificas y no como método general de análisis.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) v).-Resultados y aplicabilidad

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 1 ).- Descripción de la instalación que se requiere estudiar. Se trata de una sistema de calentamiento en una refinería consistente en un circuito cerrado de aceite térmico que tiene la función de calentar otros fluidos y equipos(estabilizaciónreformimng- de la gasolina), destilación primaria, etc.). El aceite térmico utilizado es producido en la destilación primaria (tipping) del crudo y tiene una temperatura de inflamabilidad de 175 C. La temperatura máxima alcanzada por el aceite durante el proceso es de 330 C a la salida del horno F1. El aceite térmico puede degradarse si no es sustituido al cabo de un determinado tiempo o bien si se sobrecalienta considerablemente. El calor residual de los humos se utiliza para producir vapor de media presión que alimenta a otros equipos. El combustible utilizado en el horno es el gas excedente de la refinería. El control de la llama del quemador del horno se efectúa mediante la temperatura de salida del aceite térmico que regula la válvula TCV 1. °

°

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 1 ).- Descripción de la instalación que se requiere estudiar.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 2) Descripción de la protección del horno F1. Las protecciones del horno provocan el corte de combustible combustibl e del horno mediante la válvula TCV 1 por las causas siguientes: siguientes: Alta temperatura en la salida de humos, actuador TS TSH H. Baja presión en la linea de gas de refinería, PLC 2.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 3.- Consideraciones Consideraciones previas previas al análisis. Se estudia el sistema en condiciones normales de operación y esto requiere plantear las hipótesis siguientes: - Se considera que la bomba P1 A impulsa el aceite a través del horno. La bomba P1 B es de reserva y solo entra en funcionamiento cuando se produce una caída de presión en la linea de impulsión del aceite (PSL). - El horno trabaja a tiro natural, es decir, el humo sale libremente pese a la disminución de su temperatura sin que exista ningún equipo de aspiración; de la misma manera, la entrada de aire en la cámara de combustión es natural, no hay ningún equipo de impulsión. - El calor residual residual de los humos humos que se utilizan para vaporizar el agua es insignificante, no alterando el funcionamiento del sistema.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 4).- Estudio Estudio prelimina preliminarr La tabla muestra, mediante la la matriz de interacción interacción el estudio preliminar para determinar la peligrosidad de las substancias en las posibles condiciones de proceso (normales de operación y anormales). Las matrices de interacción consisten simplemente en matrices, normalmente con dos entradas, donde se relacionaba y evalúan los efectos que las condiciones normales y anormales de funcionamiento producen sobre las substancias involucradas en el proceso.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 5).- Análisis HAZOP La tabla siguiente muestra el resultado del HAZOP realizado sobre la instalación de calentamiento del aceite térmico. Tabla del análisis HAZOP

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 5).- Análisis HAZOP

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 5).- Análisis HAZOP El diagrama de flujo de la instalación presentado en la figura, con la aplicación de la tabla de información requerida, quedaría modificada de la manera siguiente:

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 5).- Análisis HAZOP Se añade un actuador para bajo caudal de aceite (FSL) que bloquea la entrada de combustible en el horno (I) y protege los tubos interiores de aceite del posible aumento de temperatura. Al mismo tiempo, por su posición, (ubicado en la aspiración de las bombas) protege a estas de trabajar al vació y las bloquea en caso de falta de aceite desde la refinería o por taponamiento de las tuberías. El actuador FSL no interfiere, pues, en la función del actuador(PSL 1) que por baja presión de la impulsión de las bombas activa la bomba de reserva.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 5).- Análisis HAZOP -

Se separa totalmente el sistema de regulación del horno del sistema protector, para que este pueda bloquear la instalación en caso del fallo del primero. Las modificaciones de la instrumentación del horno son las siguientes: a.- se añade una válvula de corte en la linea de combustible independiente de la válvula de control y de esta forma se permite el bloqueo de los quemadores independientemente del bucle de control que lo protege de cualquier fallo de este ultimo: b) se desconecta totalmente el sistema de control del sistema de bloqueo (la linea de transmisión de señal de TC 1 a I desaparece): c) se añade una actuador para alta temperatura (TSH) a la salida de producto independiente del TCI ya existente, que protege al horno de un exceso de combustible y de una falta significativa de aceite, y que bloquea la llegada del combustible a los quemadores.

ANALISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD (HAZOP) vi).-Ejemplo de aplicación de análisis HAZOP 5).- Análisis HAZOP Estas modificaciones introducidas en el sistema de control y protección de la instalación mejoran su seguridad. La mejora no se da únicamente por l reabundancia de señales de bloqueo de los quemadores del horno, sino que mayoritariamente, como ya se ha comentado, es el resultado de la separación de los dos sistemas. Así pues, el sistema protector puede proteger la instalación de cualquier fallo que se produzca en cualquiera de los elementos que integran el bucle de control (falta de señalización en los indicadores, falta de señal en los transmisores, fallo en la apertura de las válvulas, etc.).

Análisis de modos de Fallo y Efectos (Failure Modes and Effects Analysis, FMEA).

Metodología.El primer paso para la elaboración de una árbol de fallos es un estudio previo del sistema o proceso que se quiere analizar con el fin de determinar los incidentes susceptibles de ser analizados y evaluados. Este estudio suele realizarse con otras técnicas de identificación, como las que se han presentado a lo largo del capitulo: análisis histórico de accidentes, análisis HAZOP, etc. Una vez determinados los accidentes que se quieren desarrollar, deben establecerse los limites de la instalación: limites físicos, nivel de detalle de la resolución, condiciones iniciales de funcionamiento y otros supuestos.

Símbolos de diagramas

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