—  Tutorial nº 178  —

¿Qué es un Diagrama de Flujo de Proceso (PFD)?

Índice de contenidos:

1.  Introducción

2.  ¿Qué son los Diagramas de Flujo de Proceso (PFD)?

3.  Símbolos empleados en los Diagramas de Flujo de Proceso (PFD)

4.  ¿Qué diferencias hay entre un PFD y un PI&D?

5.  Normativa de aplicación

 

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DESARROLLO DEL CONTENIDO

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1.  Introducción

En el mundo industrial, pero también es aplicable a otros ámbitos, como el comercio, las comunicaciones, la administración y, en general, en cualquier actividad que conlleve procesos repetitivos, resulta de gran utilidad el empleo de diagramas gráficos que representen el conjunto de las etapas o fases que conforman un proceso de producción.

Toda actividad industrial o empresarial tiene como objetivo llevar a cabo un proceso productivo, de manera que, a partir de ciertas entradas ("inputs") que son los recursos que se necesitan, se obtiene el producto final o servicio ("outputs") resultado de la actividad productiva de la empresa.

La actividad productiva de cualquier empresa u organización se compone de una serie de fases o etapas que, convenientemente interconectados, en su conjunto dan como resultado el producto o servicio final.

Cuando el conjunto de los procesos productivos son repetitivos, el uso de diagramas y esquemas gráficos simplifica la tarea de comprensión del funcionamiento de cualquier actividad productiva.

Estos gráficos, mediante símbolos e iconos, muestran los pasos y acciones involucradas en un proceso productivo, y también son conocidos como flujogramas.

Aunque originalmente los flujogramas se usaron para representar los procesos industriales y de fabricación de maquinaria, actualmente se aplica a cualquier campo de la industria, la programación informática, la psicología o la economía. La principal utilidad de un flujograma es la de ser capaz de servir, de un vistazo, para la comprensión de cualquier actividad productiva y de las personas o recursos implicados en él.

 

2.  ¿Qué son los Diagramas de Flujo de Proceso (PFD)?

Un Diagrama de Flujo de Proceso (o PFD) es un tipo de flujograma que muestra las relaciones entre los distintos procesos de una actividad industrial o empresarial. Mediante los diagramas de flujo se tiene una representación gráfica de cualquier proceso para que su comprensión sea más sencilla y rápida.

Gracias a los diagramas de flujo de proceso, resulta más fácil estudiar y observar cualquier proceso para posteriormente optimizarlo, dado que permite identificar puntos de mejora, detectar bucles repetitivos y eliminar todo tipo de ineficiencias que entorpezcan los resultados buscados.

—  Ejemplo de Diagrama de Flujo de Proceso o PFD  —

Aunque el PFD es un tipo de diagrama que se utiliza principalmente en la ingeniería química y de procesos industriales, no es una herramienta exclusiva de estas áreas, sino que actualmente se emplea como una herramienta común de análisis de procesos y de calidad.

Los diagramas de flujo usan diferentes figuras y símbolos para representar un proceso completo, indicándose el flujo de trabajo o secuencia de pasos necesarios.

Un PFD puede ser, o muy simple, o todo lo complejo que se desee, por lo que la mayor parte de profesionales e ingenieros dedicados al análisis y diseño de procesos suelen utilizar programas informáticos especializados en diagramas de flujo de procesos, que ya incorporen una librería de iconos y símbolos necesarios para representar los diversos elementos que componen un PFD.

 

3.  Símbolos empleados en los Diagramas de Flujo de Proceso

Los diagramas de flujo o PFD normalmente utilizan figuras y símbolos para representar las distintas fases y etapas de un proceso industrial o de otra índole.

En este capítulo se han agrupado los símbolos en las siguientes categorías: símbolos de equipo, símbolos de tuberías, símbolos de contenedor, símbolos de intercambiadores de calor, símbolos de bombas, de instrumentos y de válvulas.

•  Símbolos de equipos:

En esta categoría se incluyen equipos que están presentes normalmente en cualquier proceso industrial, como compresores, bandas transportadoras, motores, turbinas, aspiradores y otros aparatos mecánicos.

En la siguiente figura se muestran los símbolos de equipos más empleados en los diagramas de flujo de proceso.

—  Símbolos de equipos usados en los Diagramas de Flujo de Proceso  —

•  Símbolos de tuberías:

Las tuberías son los elementos encargados de dirigir el flujo de material, que puede ser líquido o gas, entre las distintas etapas del proceso. Una línea de tubería puede estar compuesta por un solo ramal o varias tuberías en paralelo.

En esta categoría también se incluyen separadores, reductores y otros dispositivos típicos instalados en líneas de tuberías.

—  Símbolos de tuberías usados en los Diagramas de Flujo de Proceso  —

•  Símbolos de recipientes o contenedores:

Los recipientes o contenedores se usan para almacenar material, que pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. También algunos contenedores se usan para alterar las características del material durante su almacenamiento, funcionando a modo de reactores, fermentadores, etc.

En esta categoría se incluyen tanques verticales cilíndricos, horizontales, tanques abiertos, columnas, sacos, entre otros.

—  Símbolos de recipientes usados en los Diagramas de Flujo de Proceso  —

•  Símbolos de intercambiadores de calor:

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para realizar de forma eficiente la transferencia de calor de un medio a otro. En esta categoría se incluyen calderas, condensadores y otros tipos de intercambiadores de calor.

—  Símbolos de intercambiadores usados en los Diagramas de Flujo de Proceso  —

•  Símbolos de bombas:

Una bomba es un dispositivo para realizar la succión, elevar la presión, comprimir o mover fluidos. En esta categoría se incluyen tanto bombas mecánicas como ventiladores de aire.

—  Símbolos de bombas usados en los Diagramas de Flujo de Proceso  —

•  Símbolos de instrumentos:

Las instrumentos sirven para medir y controlar los flujos, tomando medidas de caudal, temperatura, presión, etc. En esta categoría dedicada a instrumentos se incluyen dispositivos como indicadores, transmisores, grabadores, controladores y otros.

—  Símbolos de instrumentos usados en los Diagramas de Flujo de Proceso  —

•  Símbolos de válvulas:

Las válvulas industriales son dispositivos mecánicos que permiten iniciar, detener o regular el flujo de un fluido, que puede ser gas o líquido, mediante el uso de piezas móviles, las cuales permiten abrir, cerrar u obstruir el paso del fluido a través de uno o varios conductos. Son de gran importancia en el manejo de fluidos y procesos industriales.

—  Símbolos de válvulas usados en los Diagramas de Flujo de Proceso  —

 

4.  ¿Qué diferencias hay entre un PFD y un PI&D?

Además de los Diagramas de Flujo de Procesos (PFD), en la ingeniería de procesos también se utiliza otro tipo de flujogramas: los Diagramas de Piping e Instrumentación, conocidos también como P&ID.

Tanto los Diagramas de Flujo de Proceso (PFD) como los Diagramas de Piping e Instrumentación (P&ID) son herramientas muy usadas en el campo de la ingeniería y el diseño, pues permiten mostrar de manera gráfica y esquemática las relaciones funcionales entre las distintas etapas de un proceso.

Sin embargo, el uso de un PFD o de un P&ID responde a propósitos ligeramente diferentes, según el objetivo que se pretenda buscar.

Así, mientras en un PFD se muestra las relaciones entre las etapas principales del proceso productivo, mostrando incluso la dirección de flujo de los fluidos involucrados en el proceso con sus correspondientes propiedades (temperatura, presión, caudal, densidad...), en un diagrama P&ID se muestran muchos más detalles del proceso asociado al sistema, es decir, se muestra mucha más información y con más detalle.

En este sentido, los PFD no incluyen cierta información, como son componentes de instrumentación y control, sistemas de tuberías, líneas de derivación, líneas de drenaje, etc. Tampoco en un PFD se incluirá información de las tuberías como tamaño, especificaciones, clases de tubería, número de tubería, aislamiento, válvulas de cierre, respiraderos, desagües de mantenimiento, así como tampoco se incluirá en un PFD válvulas de alivio y seguridad, etc.

Sin embargo, en un Diagrama de Piping e Instrumentación (P&ID) sí se puede incluir detalles de los equipos principales, detalles de tuberías (tipo de servicio, tamaño, especificaciones, clasificación, aislamiento, etc.), detalles de instrumentación (instrumentos de presión, temperatura, flujo, válvulas de control, etc.).

En el P&ID se muestran todos los tipos de válvulas que se utilizan en el proceso. Los equipos y paquetes de cada proveedor se muestran con sus límites e interfaces (Límites de Batería). Toda esta información adicional se puede proporcionar como notas en el mismo P&ID.

—  Ejemplo de Diagrama de Piping e Instrumentación (P&ID)  —

En un P&ID se incluye la información de los números de línea, los números de etiquetas, los números de equipos, que se conservan en todos los documentos y planos adicionales que describen el proceso.

En resumen, en un P&ID se incluye, a modo de resumen, la siguiente información:

- Los equipos mecánicos, con nombres y números.

- Las líneas de tuberías, incluyendo el número identificador, tamaño, material y aislamiento de cada tubería.

- Cada instrumento y su señal neumática/eléctrica.

- Los bucles de control detallados.

- Las válvulas de aislamiento y cierre.

- Equipos paralelos y de repuestos, y las tuberías conectadas.

- Todas las líneas de utility, líneas de drenaje y ventilación, líneas de muestreo, etc.

Así, mientras en un PFD se muestra principalmente las corrientes de proceso, visualizando las entradas y salidas de corrientes, en un P&ID se muestra tanto las corrientes del proceso, como sus instrumentos instalados, los lazos de control y las características principales de los equipos.

En resumen, un PFD se puede asimilar a la de un mapa general, donde se proporciona una visión general del proceso. Se muestra la secuencia de todas las secuencias que ocurren durante el proceso y todo el equipo conectado, incluyendo las líneas principales de tubería. Un PFD nos ayuda a concocer de un vistazo el "qué" y el "cómo" de un proceso. Se trata de una herramienta para obtener un idea general del flujo del proceso.

Por otro lado, un P&ID es como un mapa más detallado del proceso. Proporciona una descripción mucho más específica del proceso, extendiéndose más allá del flujo general para incluir detalles como los instrumentos utilizados, las clasificaciones de tuberías, accesorios, válvulas y las interconexiones entre todos los componentes del sistema. Un P&ID es como el manual de instrucciones completo de cómo funciona el proceso. Sin embargo, no se debe olvidar que la base para realizar un diagrama de piping e instrumentación es primero el PFD.

En conclusión, un PFD muestra una visión macro o general del proceso, mientras que en un P&ID se ofrece una visión micro, al detalle, del proceso.

 

5.  Normativa de aplicación

En el campo de la ingeniería y el diseño, los diagramas de flujo de proceso (o PFD) sirven básicamente para mostrar la estructura y funcionalidad de los procesos industriales, y forman parte de la totalidad de los documentos técnicos de un proyecto de ingeniería, necesarios para llevar a cabo la planificación, el montaje, construcción, puesta en marcha, operación, mantenimiento, parada y desmantelamiento de plantas industriales.

Por todo ello, existe una normativa legal que rige la realización e interpretación de los diagramas de flujo de proceso, tanto su contenido y representación, como en el control y difusión de los mismos. A continuación, se va a indicar la normativa de más relevancia que habrá que tener en cuenta a la hora de llevar a cabo la realización de un PFD:

•  ISO 10628-1:2014: Diagramas para la industria química y petroquímica. Parte 1: Especificación de los diagramas de proceso. Esta norma especifica la clasificación, contenido y representación de los diagramas de flujo de proceso. Además, establece las reglas para la redacción de los diagramas de flujo que son de aplicación para la industria química y petroquímica.

•  ISO 128: Norma para la elaboración e interpretación de dibujos. Esta norma internacional trata los principios básicos para la representación de dibujos técnicos, especialmente sobre la representación gráfica de objetos en dibujos técnicos. Desde 2003 esta norma ISO 128 está compuesta de 15 partes, Desarrolla las reglas generales para la ejecución y desarrollo de dibujos. Describe las especificaciones técnicas para elementos de dibujos como tipos de líneas, vistas, cortes y secciones y diferentes tipos de dibujos técnicos de ingeniería, aplicados a la ingeniería mecánica, arquitectura e ingeniería civil.

•  ISO 7200:2004: Esta norma especifica los campos de datos que se utilizan en los bloques de títulos y en las cabeceras de los documentos técnicos de productos. La finalidad de la misma es facilitar el intercambio de documentos y asegurar la compatibilidad de éstos, mediante la definición de los nombres de los campos, su contenido y su longitud (número de caracteres). Esta norma cubre los trabajos de diseño, tanto manuales como informatizados, y es aplicable a todos los tipos de documentos para todos los tipos de productos, en todas las fases del ciclo de vida del producto y en todos los ámbitos de la ingeniería. Contiene campos de datos aplicables a la gestión del documento, pero no contiene campos para áreas tecnológicas específicas o de requisitos del producto. Permite la utilización cruzada y la reutilización de los documentos.

•  ISO 10209: Esta norma internacional establece y define los términos usados en la documentación técnica de productos. Esta norma proporciona un vocabulario de términos relacionados con los diseños técnicos, la definición de productos y la documentación relacionada.

•  ISO 14617: Esta norma internacional trata sobre los símbolos gráficos para diagramas utilizados en aplicaciones técnicas. Contienen una librería de símbolos gráficos para ser usados en diagramas para aplicaciones de ingeniería y técnicas. Esta norma consta de varias partes, cada una de las cuales trata sobre diferentes aspectos de los símbolos gráficos para diagramas. Por ejemplo, la parte 1 proporciona información general e índices, mientras que la parte 15 especifica los símbolos gráficos para uso en diagramas de instalación y mapas de redes.

•  ISO 15519: Especificaciones para diagramas de procesos industriales. La norma ISO 15519 es una norma internacional que trata sobre las especificaciones para diagramas técnicos para la industria de procesos. Esta norma consta de varias partes, cada una de las cuales trata sobre diferentes aspectos de los diagramas para la industria de procesos. Por ejemplo, la parte 1 proporciona reglas generales, mientras que la parte 2 proporciona reglas y directrices para la representación de medición, control y actuación en diagramas para la industria de procesos.

 

 

>> FIN DEL TUTORIAL

 

 

 

 

 

 

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Información y consulta:

Hermenegildo Rodríguez Galbarro

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