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26 Maggio 2015

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Gli impianti industriali

Facoltà di Ingegneria, Università degli Studi di Bologna

DIEM - Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni

Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia

Slide 1 Silvio Appoloni

26 Maggio 2015



26 Maggio 2015

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


26 Maggio 2015

L’impianto: com’è costituito


26 Maggio 2015

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.

http://it.wikipedia.org/wiki/Piping_and_Instrumentation_Diagram


26 Maggio 2015

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 28004 (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).http://it.wikipedia.org/wiki/Piping_and_Instrumentation_Diagram


26 Maggio 2015

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



26 Maggio 2015

Simboli delle apparecchiature in un P&ID



26 Maggio 2015

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 1979.



26 Maggio 2015

Proprietàmisurata

Indicatore Registratore ControlloreIndicatore econtrollore

Registratoree controllore

Portata(Flow rate)

F FI FR FC FIC FRC

Livello(Level)

L LI LR LC LIC LRC

Pressione(Pressure)

P PI PR PC PIC PRC

Analisi qualità(Quality)

Q QI QR QC QIC QRC

Radiazione(Radiation)

R RI RR RC RIC RRC

Temperatura(Temperature)

T TI TR TC TIC TRC

Peso (Weight) W WI WR WC WIC WRC

Altraproprietà,specificata inuna nota

X XI XR XC XIC XRC



26 Maggio 2015



26 Maggio 2015

I misuratori “convenzionali”


26 Maggio 2015


• 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).



26 Maggio 2015

Compiti di uno strumento di misura

Livello

Interfacce

Interfacce

Pressione

Temperatura

Portata

PLC

Analisi


26 Maggio 2015

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)


26 Maggio 2015

Segnali normalizzati

• Segnali pneumatici

• 3 ÷ 15 psi (0,21 ÷1,03 bar)

• Segnali analogici

• 0 ÷ 20 mA p.e. 0 ÷ 200 A

• 4 ÷ 20 mA (Hart) p.e. 270 ÷ 350 °K


26 Maggio 2015

Segnali normalizzati

• Segnali digitali

• Contatti di relè n.a. (normalmente aperto) o n.c. (normalmente chiuso)

• Protocollo Hart

• Bus di campo (Fieldbus)

• Profibus PA

• Profibus DP

• Profinet

• Foundation Fieldbus

• …………….


26 Maggio 2015

Scopi della misura

Silvio AppoloniSlide 21

• 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

26 Maggio 2015

I criteri che portano alla scelta di uno strumento


• … vantaggi e svantaggi di una specifica tecnologia di misura;

• … qual è la tecnologia più idonea per realizzare una specifica misura;

• … che cosa può influenzare la misura e la scelta di uno strumento;

• … come selezionare lo strumento in funzione:

• Accuratezza attesa

• Perdita di carico accettabile

• Turn-down atteso

• Misura in massa, diretta o calcolata

• Condizioni d’installazione

• Insensibilità ai depositi

• Misura senza contatto

• Ridotto carico manutentivo

26 Maggio 2015

Fattori che influenzano la selezione del sistema di misura

Il sistema dimisura

migliore

Stato di aggregazione:solido o liquido o gas

Conducibilità elettrica

Temperatura

Densità

Pressione

Tubo/Recipiente

Profilo idraulico

PermeabilitàCampo di misura

Turn-down

Accuratezzaattesa

Costante dielettrica

Perdita di caricoaccettabile

Angolo di riposo

Corrosione

Viscosità

Massa o Volume

Abrasione

Omogeneità

Disturbi


26 Maggio 2015

Full cream milk

Separator

Volume and densit ymeasurement

Control valve

Control valve

Control va lve

Standardisedcream

Standardisedmilk

Flow measuringcream

Flow measuringmi lk

Strumentazione per la separazione latte - grasso


26 Maggio 2015

Strumentazione per la separazione latte - grasso

• Misura densità e

concentrazione di

grasso nel latte

• Soluzione:

• Promag 53H

• Promass 83F

• Benefit:

• Compattezza dell’installazione

• Elevata precisione

• Stabilità e ripetibilità del

processo


26 Maggio 2015

L’importanza di una misura, precisa

Se non lo puoi misurare non

lo puoi neanche migliorare.

William ThomsonBarone di Kelvin


26 Maggio 2015

Esempio reattore controllato da strumentazione e PLC

I Quaderni del GISI: Strumentazione di misura e controllo nelle applicazioni industriali


26 Maggio 2015

Qualche esempio


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