Fluxogramas de Processos Químicos Manoel Méndez Instrumentação e Controle de Processos Químicos 9º EGQ
Tipos de Fluxogramas de Processos Químicos Fluxograma de Blocos FB-### Fluxograma de Processos FP-### Fluxograma de Instrumentação e Controle FIC-### Fluxograma de Engenharia (P&I) FE-###
O Fluxograma de Blocos (FB) Ilustra o cenário global do processo de um complexo químico Fluxo de matéria prima e produtos podem ser incluidos neste fluxograma FB é uma visão superficial da planta industrial Informações referentes as operações unitárias Apresentação somente das funções/objetivos das atividades de processo
O Diagrama de Blocos Similar aos diagramas utilizados em balanço de massa e energia
Fluxogramas de processos (FP) Fluxograma de processos é a representação gráfica dos processos de TRANSFORMAÇÃO presentes em um processo químico industrial, incluindo detalhes referentes a: Detalhes referentes ao projeto de qual o fluxograma faz parte Detalhes referentes a origens e destinos das correntes de processo Equipamentos de processos necessários para a execução da transformação Condições e/ou restrições necessárias de cada equipamento de processo Acessórios requeridos e/ou desejados para cada equipamento de processo
Exemplo: Hidrogenação do tolueno Contém todas as informações de engenharia de processo Apresenta a topologia do processo Conectividade de todas as correntes e equipamentos Deve ser acompanhada de tabelas com informações das corrente (inventário de processo) e lista de equipamento Utilize nomenclatura apropriada Consistência é importante na comunicação de informações de processo
Fluxograma de Instrumentação e Controle Contém: As informações do fluxograma de processo Informações de instrumentação Informações da lógica e malha de controle Deve ser acompanhado de Inventário de processos Sumário de Equipamentos Sumário de Instrumentação Deve-se indicar em document anexo a convenção usada para simbologia e nomenclatura
Fluxograma de Instrumentação e Controle (FIC) Apresenta os diversos sinóticos de controle para as diversas operações do processos
Fluxogramas de Engenharia - P&I (FE) P&I Bíblia da construção Contém: informações da construção da planta (tubulações, processos, instrumentação, e outros diagramas) Informações de P&I estão apresentadas nas Tabelas 1.8 and 1.9 Convenção para instrumentação são apresentadas na Figura 1.10
P&I Indicação de: Diâmetro das tubulações Material das tubulações Tipo de corrente (processo ou utilidade) Instrumentação de controle e segurança de processo Equipamentos de processo e acessórios de segurança Especificações de equipamentos
Veja o V-102 no P&ID
Outros Diagramas Comuns Layout planos ou mapas desenhadas com todos os grandes equipamentos identificados Diagramas de elevação apresenta vistas de lado e dão informação das distâncias em relação ao solo dos equipamentos
Outros Diagramas Comuns Layout Diagrama de elevação
Diagramas mecânicos Indicação de: Medidas e especificações mecânicas dos equipamentos Tolerâncias e especificações de fabricação mecânica
Modelos em Escala e Plantas Virtuais Modelos eram utilizados no passado para a revisão de projetos detalhados Atualmente este papel tem sido desempenhado por meio de modelos virtuais gerados por softwares (3-d plant diagrams) Objetivos dos modelos captar erros do tipo Choque de tubulações Tubulaçõa desalinhadas Equipamentos com acesso difícil Pontos de coleta de amostra de difícil acesso ao operador
3-D Plant Diagrams Modelos eram utilizados no passado para a revisão de projetos detalhados Atualmente este papel tem sido desempenhado por meio de modelos virtuais gerados por softwares (3d plant diagrams) Representação isométrica da planta Objetivos dos modelos captar erros do tipo Choque de tubulações Tubulaçõa desalinhadas Equipamentos com acesso difícil Pontos de coleta de amostra de difícil acesso ao operador
Elaboração de Fluxogramas Todos fluxograma deve conter: Margem Bloco de título Legenda Acompanhado de: Inventários de processos Sumário de equipamentos
Margem Delimita espaço do fluxograma Auxílio à leitura do fluxograma Grade permite fazer referências as a itens do processo com maior facilidade
Bloco de Título típico de um fluxograma TÍTULO DO PROJETO ASSINATURA OU LOGOTIPO DA EMPRESA TÍTULO DO FLUXOGRAMA Resp.: Quem desenhou Rev.: Quem revisou TAM ID. PROJETO IDENTIFICAÇÃO FLUXOGRAMA REV folha Sigla projet o Sigla fluxograma Nº rev. Escala escala Página 1de 1 Usualmente deve ser inserido no canto inferior direito da página.
Exemplo de Bloco de Título Exemplo de detalhes do projeto Unidade de produção de et ilbenzeno Unidade de recuperação de benzeno Resp.: Eng. Méndez Rev.: Eng. Alvarez TAM ID. PROJETO IDENTIFICAÇÃO FLUXOGRAMA REV A4 UPE FP100 15 Escala s/e Página 1de 1
Identificação de Interface do fluxograma Detalhes das correntes de processo: Proveniente de outro fluxograma FP-001 P-1 Continua em outro fluxograma Entrada de processo (matéria prima) P-1 FP-002 P-1 Saída de processo (produto, subprodutos e resíduos) P-1
Nomenclatura de identificação de equipamentos de processo Todos os equipamentos e correntes de processo devem ter nomenclatura única e sem repetições. A seguir algumas sugestões Correntes Processo CP-X## Correntes de Utilidades Vapor saturado de baixa pressão: LPS-X## Condensado de retorno de vapor de baixa pressão LPC-X## Água de refrigeração: AR-X## Água quente de retorno: AQ-X## Equipamentos Torre de destilação: T-X## Trocador de calor: TC-X## Tambor flash: V-X##
Nomenclatura de identificação de correntes de processo Todos os equipamentos e correntes de processo devem ter nomenclatura única e sem repetições. A seguir algumas sugestões Correntes Processo CP-X## Correntes de Utilidades Vapor saturado de baixa pressão: LPS-X## Condensado de retorno de vapor de baixa pressão LPC-X## Água de resfriamento: CW-X## Água quente de retorno: RW-X## Equipamentos Torre de destilação: T-X## Trocador de calor: TC-X## Tambor flash: V-X##
Identificação e desenho de correntes de processo Numere o máximo possível as correntes da esqueda para a direita Utilize setas para Indicação da direção e/ou mudança Entrada de equipamento Correntes devem ser apresentadas de acordo a convenção apropriada Linhas horizontais são dominantes sim não não
Inventário de Processo Informações Essenciais Identificação da corrente Temperatura ( C) Pressão (bar) Fração de vapor Vazão mássica total (kg/h) Vazão molar total (kmol/h) Vazão volumétrica total (m3/h) Vazões molares individuais de cada componente (kmol/h) Informações opcionais Frações molares dos componentes Frações mássicas dos componentes Vazões mássicas individuais dos componentes (kg/h) Vazões volumétricas individuais dos componentes (m3/h) Propriedades físicas significativas Massa específica Visicosidade Outra Dados termodinâmicos Calor específico Entalpia da correntes Valores de K (razão de equilíbrio) Nome da corrente
Exemplo de inventário de processos CORRENTES 1 2 3 4 5 6 7 8 11 12 TEMPERATURA ( C) 150,000 92,573 192,190 20,000 20,000 20,000 92,578 148,363 100,257 148,367 PRESSÃO (Bar) 1,2411 1,2411 1,2411 1,0133 1,2411 1,2411 1,2411 1,2411 1,2411 1,2411 FRAÇÃO DE VAPOR 1,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 VAZÃO MOLAR (kmol/hr) 8,5757 0,9099 0,1597 8,5757 7,5061 1,0696 0,8935 0,0164 7,3759 0,1302 VAZÃO MÁSSICA (kg/hr) 210,847 36,960 20,8026 210,847 153,084 57,763 34,825 2,1352 136,146 16,9385 VAZÃO VOLUMÉTRICA (cm/hr) 243,108 0,0470 0,0305 0,2258 0,1588 0,0667 0,0440 0,0033 0,1495 0,0261 VAZÃO PARCIAL MOLAR (kmol/hr) WATER 7,8767 0,5594 0,0000 7,8767 7,3173 0,5594 0,5594 0,0000 7,3173 0,0000 2 ETIL HEXANOL 0,1611 0,0000 0,1597 0,1611 0,0014 0,1597 0,0000 0,0000 0,0000 0,0014 ETER BUTILICO 0,1458 0,0173 0,0000 0,1458 0,1285 0,0173 0,0009 0,0164 0,0000 0,1285 ISOBUTANOL 0,3505 0,3031 0,0000 0,3505 0,0474 0,3031 0,3031 0,0000 0,0472 0,0002 BUTIRALDEIDO 0,0415 0,0300 0,0000 0,0415 0,0115 0,0300 0,0300 0,0000 0,0114 0,0001 FRAÇÕES MOLARES WATER 0,9185 0,6149 0,0000 0,9185 0,9748 0,5230 0,6262 0,0000 0,9921 0,0000 2 ETIL HEXANOL 0,0188 0,0000 0,9999 0,0188 0,0002 0,1493 0,0000 0,0000 0,0000 0,0106 ETER BUTILICO 0,0170 0,0190 0,0001 0,0170 0,0171 0,0161 0,0010 1,0000 0,0000 0,9873 ISOBUTANOL 0,0409 0,3332 0,0000 0,0409 0,0063 0,2834 0,3393 0,0000 0,0064 0,0012 BUTIRALDEIDO Instrumentação e Controle de Processos Químicos 0,0048 / Prof. Manoel 0,0330 Méndez 0,0000 0,0048 0,0015 0,0280 0,0336 0,0000 0,0015 0,0009
Sumário de equipamentos Sumário de equipamentos Vaso V-101 V-102 Temperatura (ºC) 55 38 Pressão (bar) 2.0 24 Orientação Horizontal Vertical Tamanho Altura/Largura (m) 5.9 3.5 Diâmetro (m) 1.9 1.1 Internos s.p. (splash plate)
Microsoft VISIO Recomendações para uso do programa na elaboração de fluxogramas
Passos iniciais 1. Das opções de modelos do Visio escolher Engenharias i. Diagramas de processo para elaboração de fluxogramas de bloco e de processos ii. Diagramas de instrumentação e processos para elaboração de fluxogramas de instrumentação e controle e fluxogramas de engenharia 2. Configurar o layout de página e impressão i. Menu DESIGN Layout de Página ii. Escolher tamanho A4 para tamanho da impressão e tamanho de página iii. Escolher mesma orientação (retrato ou paisagem) para impressão e página 3. Adicionar Formas Extras do Visio: na barra lateral esquerda, no topo, clicar em: i. Mais formas ii. Extras do Visio iii. Blocos de Títulos 4. Adicionar margem na página i. Quadro 4 (4 colunas e 4 linhas) ii. Quadro 8 (8 linhas e 8 colunas) 5. Para representar linhas i. Para linhas de correntes utilizar Tubulações. Independe se utilizar Tubulação Maior ou Tubulação Menor, mas o importante é usar sempre o mesmo em todo o fluxograma. ii. Para linhas de sinais de instrumentos usar as linhas na Forma Instrumentos