DIAGRAMAS DE FLUJO

PROCESOS INDUSTRIALESIng. Fernando Cano Legua

Para la mayoría de los estudiantes, el diagrama de flujo es una hoja impresa de un libro que contiene una serie de símbolos, cada uno de los cuales describe en forma simple una parte del equipo industrial. Los símbolos están interconectados por segmentos de línea recta, dispuestos en trayectorias oblicuas y tortuosas.

El mencionado diagrama de flujo cualitativo, descrito de esta manera se emplea frecuente y útilmente para ilustrar la organización general de un proceso fisicoquímico, pero en la industria tiene poco valor.

Para el ingeniero del tipo estudiante en práctica, un diagrama de flujo es muy diferente.

Aún cuando pueda ser de diferentes tipos (de procesos, mecánico, de instrumentación, etc.), el diagrama de flujo del proceso es un instrumento clave para definir, refinar y documentar un proceso fisicoquímico.

El diagrama de flujo del proceso es el esquema autorizado del proceso, el armazón para estimar el costo y la fuente de especificaciones utilizada en el diseño y designación del equipo.

Adquiere el status de escritura cuando está ya canonizada en su forma final a través de un exhaustivo cálculo y vigorosa discusión; es el único documento autorizado que se emplea para definir, construir y operar el proceso químico.

En la práctica convencional, los diagramas de flujo de tamaño muy grande se doblan y se guardan en bolsas especiales junto con el reporte de diseño.

En reportes o procesos menos elaborados o cuando la ilustración es más importante que la precisión y el detalle, se emplean copias reducidas y hojas dobles.

Los diagramas de plantas muy grandes o muy complejas, exceden la capacidad de una simple y maniobrable hoja de papel, y se representan con segmentos o módulos de los procesos (cada uno en una hoja separada) relacionados el uno con el otro por medio de un código de eslabonamiento adecuado. Algunas compañías hacen ajustar el diagrama en una simple hoja lineal aún cuando esta deba tener 6 m de longitud.

Los diagramas de flujo actuales se mantienen en formato electrónico, pues se construyen con programas modernos de computación (como AutoCad, ChemCad, Aspen, etc.).

Los sistemas de instrumentación y control modernos utilizan diagramas de flujo en las pantallas de computador de las cabinas de control como medio ilustrativo para monitorear el proceso.

En realidad, hay muchos diagramas de flujo que se utilizan para diferentes propósitos; la nomenclatura no es estándar y la mayor parte de las compañías y libros tienen sus propias ideas sobre la materia. Para hacer los diagramas de flujo se usan símbolos, los cuales se escogen desde el punto de vista de la claridad y simplicidad y generalmente guardan cierto parecido con el equipo representado.

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Además de símbolos y líneas, el diagrama de flujo debe incluir números y nombres de identificación del equipo, presiones, temperaturas, identificaciones y servicios, flujo molar másico o volumétrico de las corrientes seleccionadas y una tabla de balance de materia ligada por medio de una clave a las líneas del proceso.

Puede contener además otra clase de información, como la rapidez de intercambio de energía y la instrumentación.Un diagrama de flujo es indispensable para efectuar balances de materia y energía de un proceso o de un equipo, así como para comenzar el estudio sobre el mejoramiento y utilización de los equipos. Los diagramas de flujo son la herramienta fundamental de los ingenieros de proceso. Hay varias clases de diagramas:

DIAGRAMAS DE BLOQUES En ellos se representa el proceso o las diferentes partes de un proceso por medio de cajas o rectángulos que tienen entradas y salidas. Sobre el rectángulo se suele poner la indicación de lo que representa él mientras que sobre las líneas que representan corrientes de entrada o salida se indica la naturaleza de estas corrientes (sustancia, flujo, temperatura, presión, concentración, etc.)

DIAGRAMAS CON EQUIPOS En estos se muestran las interrelaciones entre los equipos mayores por medio de líneas de unión. Para representar los equipos se usan símbolos que recuerdan el equipo o los equipos utilizados.

Las propiedades físicas, las cantidades, temperatura y las presiones de los materiales son parte importante de estos diagramas.

Estos valores se indican en tres formas: poniendo sobre cada línea los datos, identificando cada línea con un número que se refiere a una lista sobre el diagrama o mostrando todo en una hoja de tabulación. Estos dibujos se usan para:

•Ayudar en el diseño y acomodamiento de la planta.

•Dar una idea clara del proceso o de una planta.

•Ayudar en el dimensionamiento del equipo.

•Servir como medio de enseñanza e instrucción del personal relacionado con el proceso o con el equipo.

•Ayudar a la resolución de los balances de materia y energía.

En la Figura se muestra una operación de evaporación de una disolución de NaOH con objeto de concentrar el soluto. La evaporación se lleva a cabo en tres evaporadores conectados en serie. Para efectuar esto se debe evaporar agua que sale de los equipos con las corrientes E, F y G.

DIAGRAMAS DE INSTRUMENTACIÓN Muestran los requerimientos para el control e instrumentación de la planta. En la Figura se muestra un proceso de destilación flash, que consiste en volatilizar parte de una mezcla líquida agregándole calor.

La mezcla se debe mandar a un tanque separador, el cual presenta un área de flujo lo suficientemente grande como para que separe la mezcla de líquido y vapor. Los productos, vapor y líquidos, que se extraen del tanque están en equilibrio, es decir a la misma temperatura y presión.

La temperatura del tambor se mantiene constante por una válvula que controla el flujo de vapores salientes del tanque; el flujo del líquido se controla con una válvula controladora de nivel.

COMBINACIÓN DE EQUIPOS PARA FORMAR PROCESOSLos símbolos anteriores se combinan para representar procesos químicos y físicos.

A partir de un diagrama de flujo con el esquema de los equipos es posible explicar qué sucede a los materiales durante dicho proceso, tal y como se muestra en el ejemplo siguienteEjemplo: Describir a partir del diagrama de flujo que se muestra en la Figura del proceso de fabricación de nitrotolueno.

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