Gli impianti industriali

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1 Products Solutions Services Gli impianti industriali Dipartimento di Ingegneria Industriale Scuola di Ingegneria e Architettura Università di Bologna Slide 1

2 Gli impianti industriali Slide 2

3 Gli impianti industriali Slide 3

4 I componenti degli impianti Agitatori Caldaie Coclee Compressori - Soffianti Elevatori a tazze Evaporatori Filtri Forni Miscelatori Mulini Nastri trasportatori Pompe Precipitatori Reattori Rotocelle Scambiatori di calore Separatori - Cicloni Serbatoi Sili Tramogge - Vasche Tubi Valvole Ventilatori Slide 4

5 Cos è il P&I Slide 5

6 L impianto: com è costituito Slide 6

7 L impianto: com è costituito Slide 8

8 Il P&I Il Piping and Instrumentation Diagram o Process and Instrumentation Diagram (abbreviato P&ID o P&I), in inglese anche engineering flow-sheet o engineering line diagram, in italiano spesso nominato schema di marcia o schema meccanico, è un disegno che mostra le interconnessioni tra le apparecchiature di un processo, il sistema delle tubazioni di interconnessione e la strumentazione utilizzata per il controllo del processo stesso. Slide 9

9 Il ruolo del P&I I simboli impiegati per descrivere la strumentazione sono a volte conformi agli standard della Instrumentation, Systems, and Automation Society (ISA), Standard S5; data però la necessità di realizzare degli schemi quanto più possibile aderenti alla realtà impiantistica, si tende ad evitare uno schematismo eccessivo. Altri standard utilizzati per la rappresentazione del P&ID sono la BS 1646 (British Standards Institution) e la DIN (Deutsches Institut für Normung). Il P&ID riveste un ruolo fondamentale nelle fasi di manutenzione e modifica del processo descritto, in quanto descrive in maniera puntuale la sequenza fisica (ovvero le interconnessioni) delle apparecchiature e dei sistemi. Inoltre il P&ID viene utilizzato in fase di progettazione per sviluppare gli schemi di controllo del processo, e permette la successiva fase di investigazione a fini operativi e di sicurezza, nella quale ad esempio si inseriscono gli studi HAZOP (Hazards and Operability). Slide 10

10 Contenuto del P&I In un P&ID sono rappresentati: apparecchiature meccaniche, con relativa identificazione tutte le valvole del processo, con relativa identificazione tubazioni (piping), con indicate le dimensioni e relativa identificazione spurghi, drenaggi, linee per campionamento, raccorderia direzione dei flussi di massa interconnessioni tra i sistemi strumentazione di controllo, con relativa identificazione Slide 11

11 Simboli delle apparecchiature in un P&ID Slide 12

12 Indicazioni sulla funzione degli strumenti nel P&I Per identificare la strumentazione di controllo in un P&ID si utilizza in genere il simbolo di un cerchietto diviso in due parti: nella parte superiore è indicata una sequenza di poche lettere, che specificano la funzione dello strumento, nella parte inferiore è indicato un numero per differenziare tutti gli strumenti aventi la stessa funzione. (Tag Number) nella tabella della slide seguente sono indicate le abbreviazioni per indicare la funzione degli strumenti, in conformità agli standard BS 1646 del Slide 13

13 Indicazioni sulla funzione degli strumenti nel P&I Portata (Flow rate) Livello (Level) Pressione (Pressure) Analisi qualità (Quality) Radiazione (Radiation) Temperatura (Temperature) Proprietà misurata Indicatore Registratore Controllore Indicatore e controllore Registratore e controllore F FI FR FC FIC FRC L LI LR LC LIC LRC P PI PR PC PIC PRC Q QI QR QC QIC QRC R RI RR RC RIC RRC T TI TR TC TIC TRC Peso (Weight) W WI WR WC WIC WRC Altra proprietà, specificata in una nota X XI XR XC XIC XRC Slide 14

14 Indicazioni sulla funzione degli strumenti nel P&I Slide 15

15 Indicazioni sulla funzione degli strumenti nel P&I A queste combinazioni di lettere si può aggiungere: A per indicare un allarme, preceduta da H (High), HH (Very High), L (Low) o LL (Very Low) a seconda che l'allarme intervenga se i valori misurati sono maggiori o minori dei valori limiti (ad esempio HPA: allarme per pressione sopra il valore limite). I valori HH e LL sono usati solo in presenza di un valore H o L per distinguere due soglie di intervento. D per indicare una differenza o un differenziale (ad esempio PDI: indicatore di pressione differenziale). F come seconda lettera per un rapporto (ad esempio FFC: controllore di rapporto di portate). T per indicare la funzione di trasmettitore (ad esempio TT: trasmettitore di temperatura). Slide 16

16 I misuratori convenzionali Slide 17

17 I misuratori convenzionali Slide 18

18 Compiti di uno strumento di misura Analisi Interfacce Livello Interfacce PLC Temperatura Pressione Portata Slide 19

19 Compiti di uno strumento di misura Si interfaccia meccanicamente al processo e elettricamente al sistema di controllo. Ha la parte sensibile a contatto con il processo/prodotto. Trasforma una o più grandezze fisiche in una o più grandezze elettriche che rappresentano variabili ingegneristiche. Trasmette l informazione mediante segnale elettrico normalizzato: analogico (4 20 ma) digitale (Fieldbus) Slide 20

20 Segnali normalizzati Segnali digitali Contatti di relè n.a. (normalmente aperto) o n.c. (normalmente chiuso) Protocollo Hart Protocollo IO-Link Bus di campo (Fieldbus) Profibus PA Profibus DP Foundation Fieldbus EtherNet/IP Profinet Slide 21

21 Segnali normalizzati Segnali pneumatici 3 15 psi (0,21 1,03 bar) Segnali analogici 0 20 ma p.e A 4 20 ma (Hart) p.e K Slide 22

22 Segnali analogici Interfacce Livello 4 20 ma = 0 5metri Interfacce PLC Temperatura 4 20 ma = C Pressione 4 20 ma = 0 10 bar abs Portata 4 20 ma = kg/h Slide 23

23 Bus di campo (Fieldbus)* In elettronica e informatica, il bus (Binary Unit System) è un canale di comunicazione che permette a periferiche e componenti di un sistema elettronico di "comunicare" tra loro scambiandosi informazioni o dati di sistema attraverso la trasmissione di segnali. Diversamente dalle connessioni punto-punto un solo bus può collegare tra loro più dispositivi. Le connessioni elettriche del bus possono essere realizzate direttamente su circuito stampato oppure tramite un apposito cavo. * Immagine MQ_AUIEigC&biw=1024&bih=675#imgrc=YfMWZHS3fgp8KM:&spf= Slide 26

24 Scopi della misura Conoscere Livello: giacenza, disponibilità di materiali, fasi di caricamento Portata: contabilizzare, verificare Controllare Una reazione chimica, termica (forni, cottura, fusione, trattamenti termici), chimico/termica (distillazione, frazionamento), processi meccanici (frantumazione, macinazione) Dosare: trasferire un prodotto, miscelare, preparare una ricetta, riempire un contenitore Sicurezza Non superare valori pericolosi di pressione, temperatura, livello Non miscelare o non far venire a contatto prodotti pericolosi Slide 29

25 Esempio reattore controllato da strumentazione e PLC I Quaderni del GISI: Strumentazione di misura e controllo nelle applicazioni industriali Slide 35

26 Qualche esempio P&G Brasile Slide 36

27 Qualche esempio Slide 37

28 Qualche esempio Slide 39

29 Qualche esempio Slide 40

30 Qualche esempio Data sheet Novartis Cairo Krones Slide 41

31 Products Solutions Services Grazie per l attenzione Product Manager Portata tel. 02/ mobile 348/ [email protected] Slide 42