Introdução à Engenharia de Equipamentos e Instalações industriais(1)

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Introdução à Engenharia, 
Equipamentos e instalações 
Industriais
Delmiro Antello
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Leitura e Interpretação
Fluxograma de engenharia 
P&ID
Piping & Instrumentation Diagram
O que é um Fluxograma de Engenharia ?
 É a representação esquemática de uma Planta de
Processo, mostrando todos as Operações Unitárias,
Tubulações, Instrumentação e Malhas de Controle bem
como toda a segurança de processo envolvida (Respiro de
tanques, Alivios de emergência e Válvulas de Segurança,
etc..)
Baseia-se em uma linguagem de símbolos que mostram a
disposição detalhada de todos os componentes físicos de uma
planta de processo, a sua sequencia relativa, além de permitir
mostrar informações específicas de tecnologia e operação,
instalação ou dados específicos de projetos através de notas
inseridas em campo dedicado deste fluxograma.
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O que o Fluxograma de engenharia nos fornece ? 
 Mostra todas as conectividades entre os equipamentos de processo e como estão
interrelacionados;
 Identifica Tanques, Vasos e demais Equipamentos (bombas, trocadores de calor, colunas,
reatores, etc..)
 Identifica os Equipamentos “em linha”;
 Identifica os Equipamentos “fora de operação”, porém instalados na área
 Identifica os Serviços, Dimensões e materiais das Linhas;
 Identifica Isolamento térmico e Traçamento baseado em Vapor de água ou elétrico;
 Exibe o sentido de fluxo das linhas de processo e utilidades;
 Pode identificar alguns equipamentos elétricos bem como instrumentos (fluxo, etc..);
 Identifica elevações e/ou dimensões críticas;
 Identifica os dados de dispositivos de proteção de alívio ou de segurança (pressão de
abertura, area de oríficio, dimensão e entrada e saída, etc..)
 Alerta para notas especiais, instruções, etc
O que o Fluxograma de Engenharia nos fornece 
P&ID NÃO é…
Desenho em escala
Diagrama para Construção de Equipamentos
Diagrama lógico de controle
Diagrama funcional elétrico
Documento que contém todas as informações de processo
Atenção: Por razões de segurança, Informações sobre os
dados de processo são encontrados nos documentos de
Balanço de Massa e Energia, Estratégia de Controle de
Processo, Folhas de especificações de equipamentos.
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Exemplo de Fluxograma de Engenharia 
Representação Gráfica Equipamentos 
Todos os equipamentos, quer seja de Processo ou de Utilidades, de uma 
unidade operacional são exibidos nos P&ID’s e são devidamente identificados, 
através de letras (tipo) e números (cronologia). Esta identificação possue 
geralmente o nome de TAG, onde cada equipamento instalado deve ter esta 
identificação única
O recomendado é que se insira dados básicos para uma possível avaliação do 
equipamento, a saber :
. O “Tag Number” é exibido dentro do símbolo usado para ídentificar 
equipamentos, ou seja: dois círculos concêntricos
. Especificação de tubulação das linhas conectados ao equipamento é 
identificado próximo ao símbolo do tag 
. Isolamento térmico e traçamento são mostrados abaixo do símbolo do tag
Vale a pena salientar que este tipo de configuração varia de Fábrica para 
Fábrica no meio Químico/Petroquímico.
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Representação Gráfica Equipamentos 
EXEMPLOS DE IDENTIFICAÇÃO DE EQUIPAMENTOS
Prefixo Tipico de Equipamentos 
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Representação de Equipamentos 
Enquanto detalhes internos e externos 
são exibidos nas especificações dos 
equipamentos, muitas dessas 
informações devem ser mostradas nos 
P&ID’s, com certo grau de clareza, tais 
como:
Bocais: Dimensão e identificação 
Bocas de Visitas e outros acessos
Número de registro do Vaso
Jaquetas 
Tubo Pescador (Dip pipe)
Agitadores
Recheios
Bandejas
Set de pressão dos dispositivos de 
Alívio; etc
Simbologia de Equipamentos 
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Simbologia de Equipamentos 
Simbologia de Equipamentos 
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Simbologia de Equipamentos 
Simbologia de Equipamentos 
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Numeração Tipica de Equipamentos 
Um dos Métodos utilizados para numeração de 
Equipamentos:
Usar um número de 4 Dígitos onde:
O primeiro dígito representa a área principal da unidade, tal 
como: Matéria Prima, Reação, Acabamento, Check-tanks, 
Estocagem, etc.
O segundo dígito pode representar sub-unidades da área 
maior, ou seções do processo, exemplo: compressão, 
refrigeração, secagem, liquefação, etc
O terceiro e quarto dígito – seqüencial – Para equipamentos 
numerados com 3 dígitos, usa-se o terceiro dígito, fazendo 
associação com a seção do processo)
Sufixo, que pode ser Alfa-Numérico, apenas Alfa ou Numérico 
ou Numérico-Alfa, para designar equipamentos idênticos em 
paralelo, em série ou redundante.
Exemplo - T-1010-A
Não existe um sistema único e simples para 
numerar equipamentos. 
Qualquer que seja a escolha, deve-se 
observar:
. O sistema existente de numeração da 
planta
. Não incorrer em duplicidade de Tags 
(observar os existentes)
. Usar a designação A/B para 
equipamentos com a mesma função 
(A-operando, B-parado,pronto para 
operar)
. Sempre verificar se existe algum 
Requisitos Governamentais 
(Ex. ABNT)
Numeração Tipica de Equipamentos 
Preferencialmente a 
numeração dos 
equipamentos secundários 
fica associada ao número 
do equipamento principal.
Auxilia na localização do 
equipamento.
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Bocais de Equipamentos 
Todos os bocais são identificados em todos 
os tipos de equipamentos.
A identificação é feita através de uma caixa 
quadrada localizada próximo ao bocal.
É única e deve conter, Letras +Número(se 
necessário) e o diâmetro Nominal.
Bocas de Visitas e Bocais reservas devem 
ser identificados.
A identificação dos bocais nos Fluxogramas 
de Engenharia/P&ID’s deve ser a mesma 
das Folha de Dados dos equipamentos.
Notas de Know-how & Informações Críticas/Pertinentes
Devem ser indicadas diretamente no corpo do Fluxograma de engenharia/P&ID ou através 
de notas de Know-how, tais como:
• Comprimento de Linhas,
• Conexões diretas,
• Linhas inclinadas
• Elevações críticas
• Perna de Selo Líquido,
• Linhas sem pontos baixos, etc
• Materiais diferenciados, tanto metálicos como elatoméricos ou termoplásticos.
• Items especiais tipo válvula de bloqueio especifica.
Canaletas, Diques, Paredes/Prédios, Estações de Carregamento, Caminhões, etc, se são
importantes ao processo, eles devem ser exibidos nos P&ID’s.
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Tubulação 
Uma linha é um trecho do sistema de tubulação 
compreendida entre dois pontos definidos, ou seja:
Conexão entre dois equipamentos
Conexão de um equipamento com outra linha
Conexão entre duas linhas
Conexão entre um equipamento ou linha para dreno 
ou vent para atmosfera
Header entre dois flanges ou tampões
Conexões de/para analisadores de linha
Tubulações são exibidas esquematicamente, mas não 
como elas são montadas fisicamente no campo. 
Nos P&ID’s de projetos, a locação relativa de Tie-
Points (inserção de novas linhas em linhas existentes) 
é exibida.
A tubulação que compõe o processo e itens esdpecificos 
são mostrados nos P&ID’s, tais como: 
•Drenos e Vents
•Conexões, derivações, reduções, ect
•Purgadores, Filtros em linha, Raquetes, figuras 8, 
etc
•Válvulas, com a simbologia respectiva (gaveta, 
esfera, etc.)
•Dispositivos de Alívio (PSV, ERV, PVRV)
•Mangotes, conectores, juntas de expansão, etc
Toda tubulação possui uma identificação única contendo:
•Código do produto seguido do número de 
identificação da linha (único);
•Diâmetro nominal (schedule 10,40,80,etc.);
•Código da especificação de materiais;
•Código de isolamento termico; 
•Código de traço de aquecimento (traçamento)
•Identificação segundo a ABNT 
Comprimento da linha, isometricos e scketchs NÃO SÃO 
EXIBIDOS nos P&ID’s. 
Entretanto, elevações relativas, inclinações mínimas no 
traçado da linha e items relevantes de processo devem ser 
EXIBIDOS nos P&ID’s.
Tubulação 
Linha de Processo Principal
Linhas Auxiliares, de utilidades ou de 
Serviços
Linhas Jaquetadas
Acessórios (válvulas, reduções, 
purgadores, etc)
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Tubulação – Identificando linha
Tubulação – Representação de Válvulas
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Tubulação– Representação de Acessórios diversos
Tubulação – Representação e Identificação de Dispositivos de Alívio
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Tubulação – Circulação de Linhas pelos Fluxogramas
Instrumentação – Simbologia e Identificação
 Identificação e Simbologia dos Instrumentos
 ISA 5.1 é a referência padrão
 Representação dos elementos Primários / 
Controladores / Secundários
 Malha de Controle
 Sinal de Transmissão – Analogico e Discreto
 Segurança de Processo
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Identificação dos Instrumentos
Prefixos mais utilizados
AE Analyzer Element
AT Analyzer Transmitter
CBV Computer Block Valve
CV Computer Control Valve
DT Density Tranmitter
EBV Emergency Block Valve
EV Electronic Valve (Solenoide)
FE Flow Element
FI Flow Indicator
FIC Flow Indicating Controller
FIT Flow Indicating Tranmitter
FO Restrincting Orifice
FS Flow Switch
FT Flow Tranmitter
HS Hand Switch
I/P Currect to Pneumatic Transducer
IT Current Transmitter
JT Power Transmitter
LT Level tranmitter
LIT Level Indicating Transmitter 
LS Levcel Switch
LT Level Transmitter
PCV Pressure Regulator
PDS* Differential Pressure Switch
PDT Differential Pressure 
Tranmitter
PI Pressure Indicator
PIT Pressure Indicating 
Transmitter
PS Pressure Switch
PT Pressure Transmitter
TE Temperature Element
TI Temperature Indicator
TS* Temperature Switch
TT Temperature Transmitter
ZS Status Contact
ZSC Position Switch Close
ZSO Position Switch Open
ZT Position Tranmitter
ZY Status relay
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Localização dos Instrumentos
Sinais de Transmissão 
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Padrões
Padrões
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Exemplos
Exemplos
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Exemplos
Exemplos
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Exemplo
Exemplo
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Bomba Centrífuga : Selada x Hermética
Movimentação de Líquidos
Na Indústria em Geral, o equipamento mais usual para transferência de 
Líquidos é a BOMBA CENTRÍFUGA, mostrada abaixo.
Bomba Centrífuga : Selada x Hermética
Conceito de Movimentação de Líquido
A Bomba Centrífuga recebe o líquido a ser transferido, em uma caixa
chamada de voluta, que trabalha totalmente cheia. Nesta Voluta temos o
impelidor, conectado via um Eixo com o Motor Elétrico, que proporciona a
movimentação do liquído manuseado.
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Bomba Centrífuga : Selada x Hermética
Tipo de impelidores envolvidos
 Aberto :
. Vantagem patente no manuseio
de liquídos com sólidos ou
partículas em suspensão.
. Desvantagem pois neste
conceito permite recirculação
interna acentuada na voluta da
bomba, reduzindo a eficiência no
bombeio e requerendo maior
energia
 Fechado :
. Vantagem relativa ao fato deste impelidor
praticamente ocupar a voluta, com bom
direcionamento de liquido à sucção da
bomba, reduzindo a recirculação e
aumentando a eficiência no bombeio,
consumndo menos energia.
. Desvantagem tipo é se o liquido
bombeado possuir solidos ou partículas em
suspensão, sofrerá entupimento facilmente
e deverá ser parada para limpeza.
 Semi-aberto :
. Vantagem deste impelidor é o fato de
ocupar um bom espaço na voluta, pois é
como de fosse um impelidor fechado divido
ao meio. Manuseia liquídos com partículas
facilmente.
. Desvantagem deste tipo e que possue
eficiência bem superior ao aberto, mas
inferior ao fechado.
Bomba Centrífuga : Selada x Hermética
Conceito de Selagem
Evitar o derramento de líquido para o Ambiente, “fechando” as passagens entre o
Eixo rotativo e a Voluta da Bomba.
Selagem Simples por Gaxetas : a mais
simples e barata, porém não eficaz na
selagem. É aplicada “enrolando-se” no
Eixo e depois comprimida.
. Selos Mecânicos : conjunto constituído
de Anéis Elastoméricos ou Termoplásticos
comprimidos ao eixo por meio de molas ou
pressão.
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Bomba Centrífuga: Selada x Hermética
Bombas Centrífugas sem Selagem : Não existe como ocorrer o derramento de Líquido, ideal para a aplicação de
bombeamento de alta toxicidade.
Dois tipos de Bombas Herméticas :
Canned ou Enlatada ; Nas figuras abaixo pode-se notar que o motor elétrico é “dividido”, com uma parte ligado a
eletricidade e a outra parte, separada por uma “lata” (316LSS ou HastC), imerso no líquido bombeado. Similar aos polos
positivos x negativos, a parte interna rodará e está conectada via eixo ao impelidor.
Bomba Centrífuga : Selada x Hermética
Magnetic-Drive ou Acoplamento Magnético;
Tem-se um polo magnético conectado ao
eixo do motor elétrico e o outro polo,
separado por um “copo (can, HastC)”
conectado via eixo ao impelidor.
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Bomba Centrífuga - Tipica Curva Característica - Impelidor semi-aberto 
Goulds Pumps
Dispositivos de Proteção - Equipamentos e Tubulação
15 Psig [1.034 Bar-g]
Vaso de Pressão [Válvula de Segurança] 
•ASME Section VIII [> 15 Psig/1.034 Bar-g]
•API RP520
•NR13
Tanques de Estocagem
[Válvula de Respiro – Alívio de Emergência]
•API 620 & API 650 (< 15 Psig/1.034 Bar-g)
•API 2000 (ISO 28300 6th. Edition)
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Dispositivos de ProteçãoTipico para Tanque de Estocagem
Inflamáveis e Combustíveis
Dispositivos de Proteção - Tipico para Tanque de Estocagem
Dispositivos de Respiro 
de tanque API, 
necessário devido a 
variação de temperatura 
dia x noite, variando a 
densidade do produto, 
causando expansão x 
contração interna, 
entrando x saindo gas. 
Previne o colapso do 
tanque.
Dispositivo de Alivio de 
Emergência API, aplicado 
em caso de fonte de 
energia externa, 
geralmente fogo. Sua 
função é impedir que o 
tampo do tanque se 
projete devido a aumento 
da pressão interna, 
expondo o produto 
estocado.
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Dispositivos de Proteção para Vasos de Pressão - Válvulas de Segurança
Um compressor centrífugo é um turbocompressor ou compressor dinâmico que tem um design radial. Essa configuração funciona 
em pressão constante, o que significa que o desempenho é afetado principalmente por temperaturas de entrada e outros fatores 
externos. 
Ele funciona desenhando gas no núcleo de um impulsor rotativo com lâminas radiais. O gas é empurrado para o centro pela força
centrífuga, resultando assim em pressões crescentes e energia cinética. Essa energia é então convertida em pressão, passando por
um difusor e voluta. 
Um compressor recíproco utiliza pistões para comprimir o gas e tem um design que se assemelha ao de um motor de combustão 
interna. Estes pistões ajustam-se dentro dos cilindros e são centrais para a função primária do compressor. 
Para a compressão, os pistões recuam à medida que o gás é injetado de uma válvula de admissão no compressor. Depois que o gás
é injetado nos cilindros, é comprimido pelo movimento recíproco dos pistões.
Compressores centrífugos normalmente têm eficiência politropica superior. Estes compressores também não requerem tanta 
manutenção quanto compressores recíprocos. 
Os compressores recíprocos operam com eficiências muito melhores do que os compressores centrífugas quando a razão de 
compressão é superior a dois. Estes compressores também são mais fáceis e baratos de reparar. 
Operacionalmente, compressores centrífugos e recíprocos têm faixas variadas de volume e pressão. Por exemplo, compressores 
recíprocos lidam com ar pulsante em uma taxa de pressão muito maior. O que isso significa é que eles não são capazes de lidar com 
quase tanto volume de ar quanto compressores centrífugos. 
Compressores recíprocos têm uma operação multiestágio. Embora vantajosos para uma grande variedade de aplicações, os 
sistemas multiestágios também encontram muitos problemas, e é por isso que eles exigem mais manutenção do que os 
centrífugos. 
Compressores centrífugos são muito melhores para operações de baixa pressão e alta descarga porque funcionam em uma taxa 
constante. A razão de compressão também é muito menor em torno de um e quatro, enquanto os compressores recíprocos são em 
torno de cinco e oito.
Uma compressão recíproca é muito mais flexível do que compressores centrífugos e funciona melhor com as pressões variando.
Aplicação de Compressores Centrífugos e Alternativos
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O trocador de calor casco e tubo é constituído por um conjunto 
de tubos montados em paralelo, com suportação externa para 
garantir o espaçamento dentre os tubos. Esta suportação
basicamente é feita pelas proprias chicanasde cruzamento, 
além dos espelhos nas extremidades.
O trocador de calor da placa é composto por um conjunto de 
placas retangulares de transferência de calor metálico fino, e a 
placa é fixada e montada no suporte por uma moldura. Os 
revestimentos de borda de duas folhas adjacentes são 
pressionados por juntas (feitas de elastômeros, PTFE, etc.), e os 
cantos das folhas têm orifícios redondos para formar uma 
passagem de fluido.
A diferença mais importante entre o trocador de calor da placa 
e o trocador de calor casco –tubo são altos coeficientes de 
transferência de calor. Consequentemente atende o serviço 
térmico com menor área de troca térmica requerida. Isto se 
deve ao fato de no trocador de placas o vão entre as placas ser 
ao redor de 3mm, numa serie de canais, propiciando um alto 
contato entre os fluidos frio x quente, tornando o coeficiente 
de película cerca de 10x maior que o de casco-tubo.
Aplicação de Trocadores de Calor : Casco-Tubo e Placas
A torre de destilação opera sob o conceito de 
diferença de ponto de vaporização/ebulição, 
representado pela volatilidade relativa e energia 
fornecido por fonte externa de calor que é o 
Refervedor de fundo. Completa-se a Torre pela 
condensação total da mistura leve, em que tem-se o 
chamado refluxo, obtido de acordo com a qualidade 
da mistura leve. Para que ocorra a separação entre o 
leve e o pesado é necessário determinado número de 
estágios de separação. Todo este conceito é garantido 
pelo conjunto de internos da coluna, em que o 
principal são os pratos de separação. Seriam dotados 
de altura de coluna de liquido na qual é borbulhado o 
vapor do mesmo liquido, por dispositivos chamados 
de válvulas. Estas garantem formação de bolhas para 
a transferência de massa. 
A torre de absorção/desorção usa o conceito de 
transferência de massa via filme interno distribuído 
pelo chamado recheio randômico. Usa o conceito de 
equilíbrio na interface gás-líquido. O liquido a ser 
tratado é alimentado no topo da coluna e no fundo da 
mesma é alimentado o gás.
Aplicação de Torres : Destilação e Absorção/Desorção