Universidad de Oriente

Núcleo de Monagas

Departamento de Ingeniería de Sistemas

Curso Especial de Grado - Área: ACPI

Estrategias para la Automatización Industrial

Formas de representar los procesos productivos.

(Diagramas UML, DTI, (P&ID))

Unidad I: Introducción a la automatización industrial

Profesor: Bachilleres:

Ing. Judith Devia Arévalo Lorenzo, Danelys C.

C.I:19.663.296

Cordero Guevara, Francelys M.

C.I: 22.969.047

Equipo CRM

Maturín, Marzo de 2015

INDICE

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 3

MARCO TEORICO ............................................................................................................... 4

PROCESOS PRODUCTIVOS ............................................................................................... 4

FORMAS DE REPRESENTAR LOS PROCESOS PRODUCTIVOS (UML, DTI, P&ID) . 4

Diagramas para el Modelado de Proceso ............................................................................ 4

Diagramas para el Modelado Funcional: ............................................................................ 5

Diagramas para el Modelado de Comportamiento: ............................................................ 5

Diagramas para el Modelado Estructural: .......................................................................... 5

ALGUNAS HERRAMIENTAS LIBRES PARA EL MODELADO DE SISTEMAS .......... 6

DIAGRAMA DE TUBERÍA E INTRUMENTACION (DTI)............................................... 6

CLASIFICACIÓN DE LOS DTI. .......................................................................................... 6

-Diagramas de tubería e instrumentación de proceso...................................................... 6

-Diagramas de tubería e instrumentación de servicios .................................................... 6

-Diagrama de tubería e instrumentación con integración del sistema de desfogue ........ 6

USO DE LOS DTI .................................................................................................................. 7

INFORMACIÓN QUE NO SUMINISTRAN LOS DTI. ...................................................... 7

ALGUNAS NORMAS DE ESTANDARIZACIÓN .............................................................. 7

ALGUNAS HERRAMIENTAS PARA EL DESARROLLO DE LOS DTI ......................... 8

DISCUSIÓN ........................................................................................................................... 9

CONCLUSIÓN .................................................................................................................... 11

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 12

ALGUNOS SIMBOLOS ESTANDAR ............................................................................... 19

Cont. Anexo K ...................................................................................................................... 20

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INTRODUCCIÓN

Los procesos productivos son de vital importancia en las empresas ya que estas siempre están en una incesante búsqueda de la competitividad en un entorno tan variable y agresivo. Al enfocarnos de esta manera en que los procesos productivos son un sistema de entrada y salida,donde las entradas son la materia prima que son procesadas para así obtener el producto final que sería la salida mediante alguna tecnología en conjunto con mano de obra aunque cabe destacar que con estos procesos se busca automatizar sustituyendo el trabajo del hombre por el de la máquina.

Existiendo de esta manera la necesidad de representar estos procesos productivos a través de diferentes formas como el lenguaje unificado de modelado (UML) el cual permite tener una visualización bastante gráfica y especifica de los componentes de un sistema, así como también los diagramas de tubería e instrumentación (DTI) que permite representar gráficamente tuberías y accesorios que conforman una sección de una planta, todo lo que componen los procesos y la parte operativa de la planta, básicamente nos permite definir y organizar un proyecto y entender como es controlada la planta después de finalizar el proyecto, de esta forma a continuación estaremos profundizando más sobre estas representaciones de los procesos productivos.

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MARCO TEORICO

PROCESOS PRODUCTIVOS.

Son aquellas actividades que con el apoyo de la tecnología se encargan de transformar materia prima o productos intermedios en productos finales.

FORMAS DE REPRESENTAR LOS PROCESOS PRODUCTIVOS (UML, DTI, P&ID).

UML (Lenguaje Unificado de Modelado) es un lenguaje gráfico que permite visualizar, especificar y documentar un sistema de software. Este lenguaje es un estándar administrado por la OMC (Object Management Group).

El lenguaje UML permite modelar no solo aplicaciones sino también los procesos que se automatizan en una aplicación además nos permiten modelar una aplicación desde diferentes perspectivas, estas son.

Diagramas para el Modelado de Proceso: es una disciplina que permite definir y especificar las prácticas de una organización

Existen varios tipos de diagramas y lenguajes utilizados para este modelado, entre estos se encuentran:

- Diagrama de cadena de valor.

Empleada para analizar las actividades de una empresa que crean valor y ventaja competitiva, procesos fundamentales y su relación con los demás procesos organizacionales. (Ver anexo A)

- Diagrama de jerarquía de procesos.

Este diagrama es utilizado para representar las relaciones de jerarquía y/o composición entre procesos. (Ver anexo B)

- Diagrama de relación entre procesos.

Este diagrama se utiliza para representar la relación entre procesos a través de los objetos de entrada y salida de cada proceso. (Ver anexo C)

- Diagrama de procesos (caja negra).

Este diagrama es utilizado para representar los insumos de entrada a un proceso, los actores que intervienen y los productos que se obtienen en éste. (Ver anexo D)

- Diagramas de actividades.

Los diagramas de actividad se utilizan para representar la secuencia de acciones de una actividad y sus resultados. (Ver anexo E)

Los diagramas de actividades se dividen en Diagrama de actividad para el flujo de control y Diagrama de actividad para el flujo de objetos.

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Diagramas para el Modelado Funcional:se utiliza para representar la funcionalidad de un sistema. Es importante mencionar que estas funcionalidades dicen que hace el sistema, más no cómo lo hace.

El diagrama más utilizado para modelar las funcionalidades de un sistema es el diagrama de casos de uso del lenguaje UML.

- Diagramas de Casos de Uso.

Estos diagramas permiten representar gráficamente las funcionalidades de un sistema y los actores relacionados a éstas. (Ver anexo F)

Diagramas para el Modelado de Comportamiento: Este se utiliza para representar lo que debe suceder en el sistema, para lo cualse hace énfasis en el flujo de control de datos entre los elementos que componen el sistema.

Los diagramas más utilizados del lenguaje UML para modelar el comportamiento de un sistema son los siguientes:

- Diagramas de Interacción

Este tipo de diagrama se utiliza para modelar los elementos dinámicos de un sistema junto con los mensajes enviados entre ellos, todo en el contexto de un escenario que ilustra un comportamiento. (Ver anexo G)

- Diagramas de Secuencia:

Es una forma de diagrama de interacción que muestra los objetos como líneas de vida a lo largo de la página y con sus interacciones en el tiempo representadas como mensajes dibujados como flechas desde la línea de vida origen hasta la línea de vida destino. Los diagramas de secuencia son buenos para mostrar qué objetos se comunican con qué otros objetos y qué mensajes disparan esas comunicaciones. Los diagramas de secuencia no están pensados para mostrar lógicas de procedimientos complejos. (Ver anexo H)

- Diagrama de Tiempo:

Un diagrama de tiempos o cronograma es una gráfica de formas de onda digitales que muestra la relación temporal entre varias señales, y cómo varía cada señal en relación a las demás. Un cronograma puede contener cualquier número de señales relacionadas entre sí. Examinando un diagrama de tiempos, se puede determinar los estados, nivel alto o nivel bajo, de cada una de las señales en cualquier instante de tiempo especificado, y el instante exacto en que cualquiera de las señales cambia de estado con respecto a las restantes. (Ver anexo I)

Diagramas para el Modelado Estructural: El modelado estructural se utiliza para representar las clases y objetos que componen la aplicación desoftware, además de las relaciones entre éstas.Los diagramas más utilizados del lenguaje UML para modelar la estructura de un sistema son los diagramas de clase.

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- Diagramas de clase: Este tipo de diagrama permite representar las clases de objetos del sistema y la relación entre éstas. (Ver anexo J)

ALGUNAS HERRAMIENTAS LIBRES PARA EL MODELADO DE SISTEMAS.

- ArgoUML - Umbrello - Dia - CASEUML - BOUML.

DIAGRAMA DE TUBERÍA E INTRUMENTACION (DTI).

Además de la forma de representar los procesos productivos que permiten los diagramas de UML también existen los DTI, los cuales son diagramas que muestran el flujo del proceso principal de los componentes (equipos, tuberías y válvulas instaladas y el instrumental) de la planta que intervienen directamente en el proceso que se trate, así como también los lazos de control para garantizar una operación segura en la planta.

La información de los DTI sirve de guía para llevar a cabo las actividades de Ingeniería y construcción de la planta, por lo cual su preparación requiere de un alto grado de precisión y una completa información. Este diagrama (ver anexo K: algunos símbolos estándar) especifica tanto la conexión hidráulica de un equipo con otro en forma precisa (diámetro y longitud de cañerías o canaletas, pérdidas de carga asociadas a singularidades, etc.) como los aparatos que permiten el manejo concreto del proceso. En muchos casos se pueden indicar los requisitos de instrumentación en los propios diagramas simplificados, pero, si la instrumentación es compleja, resulta necesario desarrollar un diagrama más detallado, destacando todos los reguladores e instrumentos.

CLASIFICACIÓN DE LOS DTI.

-Diagramas de tubería e instrumentación de proceso: Representa los componentes de la planta que intervienen directamente en el proceso que se trate. -Diagramas de tubería e instrumentación de servicios: Representan los componentes de los sistemas de suministro de servicios necesarios para la generación de servicios que se requieren para llevar a cabo un proceso determinado (generación de vapor, tratamiento de agua, aire de instrumentos, aire de planta, sistemas de refrigeración, etc.) -Diagrama de tubería e instrumentación con integración del sistema de desfogue: Representan los componentes del sistema de seguridad contra una posible sobre presión en algún equipo o línea que componen la planta. Para la elaboración del DTI de integración del sistema de desfogue en revisión para aprobación del cliente se deberá disponer de la siguiente información:

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a) Diagrama de flujo de proceso aprobado b) Plano del arreglo de localización de equipo c) Hojas de datos de equipo (recipientes, torres, cambiadores, etc.) d) Diagramas de tubería e instrumentación de proceso aprobados e) Base de diseño: definición del punto de salida de las corrientes de desfogue, contraprestación en límite de batería para cada tipo de relevo o distancia al quemador.

USO DE LOS DTI.

Los símbolos y diagramas son usados en el control de procesos para indicar:

- La aplicación en el proceso.

- El tipo de señales empleadas.

- La secuencia de componentes interconectadas.

- La instrumentación empleada.

- Identificación del instrumento.

INFORMACIÓN QUE NO SUMINISTRAN LOS DTI.

-Condiciones de operación- Temperatura- Presión.

-Flujo de las corrientes.

-Ubicación de los equipos.

-Ruta de las tuberías- Longitud de la tubería- Tuberías apropiadas.

-Soportes, estructuras y cimientos de un PID.

ALGUNAS NORMAS DE ESTANDARIZACIÓN.

-ISO 10628: Diagramas de flujo para plantas de proceso - Reglas Generales

-ANSI Y32.11: Símbolos gráficos para diagramas de flujo de procesos

-SAA COMO 1109: Símbolos gráficos para diagramas de flujo de procesos para la industria alimentaria.

-DIN 2420 Y 28004.

-ASTM: American Society of Testing Materials F1000

-ASME: American Society of Mechanical Engineers (Sociedad Americana de IngenierosMecánicos)

-MIL-STD: U.S. Military Standars

-ISA (Estándares de Asociación de Industrias)

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-PDVSA L–TP 1.1 PREPARACION DE DIAGRAMAS DE PROCESO

ALGUNAS HERRAMIENTAS PARA EL DESARROLLO DE LOS DTI.

-SmartPlant®

-P&ID.

-Autocad.

-DIA

-RFFlow.

-Visio de Microsoft office 2007.

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DISCUSIÓN

Toda empresase ve envuelta en lo que son los procesos productivos

independientemente a lo que estas se enfoquen, por lo que el manejo correcto o incorrecto de estos procesosvan a establecer el éxito de la misma, siendo así, es necesario que exista una clara comprensión de lo que estos procesos implican y como afectarían el desarrollo de la empresa en un entorno lleno de competitividad donde se ven forzadas a adaptarse a cambios muy bruscos para así adecuarse a las demandas del mercado. Todo esto somete a la empresa a mantener procesos productivos con una capacidad de adaptación y flexibilidad.

Para poder entender la funcionalidad de los procesos productivos es necesario ver como pueden ser representados, y para esto se requiere comprender que los diagramas nos permiten visualizar atrevesde un dibujo o gráfico las relaciones entre las distintas partes que componen un sistema. Existiendo de esta maneralos diagramas de UML (Lenguaje Unificado de Modelización) y los DTI (diagramas de tubería e instrumentación) los cuales permiten un manejo mucho más fluido y visualización comprensible de los procesos productivos.

El lenguaje unificado de modelado permite abordar el estudio de todo sistema por medio de una secuencia de visiones distintas del modelo permitiendo conectarse con la realidad ya que este permite tener diferente perspectivacomo la funcional,estructural,de comportamiento, entre otros. De esta forma los modeladospermiten tener esa perspectiva de la realidad al abstraer ciertas características de un sistema,ademásfacilitando el poder realizar el modelado de un sistema de diferentes formas ya que esto va a depender de la perspectiva de quien lo va modelar.

Así que esto supone una gran ventaja para las empresas al poder ver en perspectiva

la realidad de sus procesos productivos facilitando la comunicación entre los equipos de desarrollo dentro de la empresa y fuera de ella, el UMLofrece ese puente que permite sin duda la compresión tanto por las maquinas como por los seres humanos.Por lo que estos modelados permiten definir y especificar las prácticas de una empresa captando la estructura y la dinámica de la misma, permitiendo entender y reestructurar si fuera necesario las actividades que lleva a cabo una empresa en función de alcanzar sus objetivos

Pero hay que percibir que aunque el UML tiene un gran alcance al representar los

procesos productivos, los diagramas de tubería e instrumentación (DTI) nos dan otra perspectiva ya que estosmuestran el flujo del proceso en las tuberías de una forma

más detallada como la variable de control (flujo, presión, nivel, entre otros), así

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como los equiposinstalados y el instrumental. Estos representan una serie de

componentes y variables que interviene en la planta, estos componentes son

necesarios para la generación de servicios que se requieren para llevar a cabo un

proceso. Igualmente admiten una mejor manera de comprender visualmente los procesos productivos de: generación de vapor, plantas de tratamiento de agua,

estaciones de flujo, sistemas de refrigeración, entre otros.

De esta forma al utilizar los DTI (diagramas de tubería e instrumentación) y el

UML (Lenguaje Unificado de Modelización) toda empresa puede apoyarse en estas

herramientas para anticipar los resultados de sus procesos productivos que en un

futuro se desarrollarían, con esto se busca las oportunidades de revertir a tiempo

un resultado no deseado y así optimizar los recursos económicos y humanos.

.

.

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CONCLUSIÓN

Hoy en día para toda empresa u organización, siendo que abarque la demanda de un mercado pequeño, mediano o grande, la innovación los ha empujado a aplicar la utilización de herramientas e incluso algunas empresas desarrollar técnicas para que sobre existan en el mercado que se especialicen y dominar entre sus competidores. La forma de representar los procesos productivos ha llegado a englobar un escenario diverso y numeroso, ya que no toda empresa se encuentra con la misma estructura, comportamiento, relación de sus procesos productivos.

En relación a lo anterior, ocasionó una gran variedad de herramientas para representar los procesos productivos y en base a la naturaleza de la misma, toda empresa tiene la disposición de realizarlo en caso que lo requiera, contando con algunos de los software que se hicieron mención en este estudio. Es importante recordar que para todo proyecto de inversión a desarrollar sin importar la naturaleza del proceso productivo, ya que la presente diversidad de herramientas acceden al acoplamiento necesario.En función a esto se recomienda el uso de los diagramas de representación para crear una base más sólida en las continuas etapas de desarrollo del proyecto de toda empresa, con la finalidad de optimizar recursos (económico, humano, activos), y al mismo tiempo minimiza los riesgos y evita resultados no deseados.

La automatización se ha visto en gran parte como una mejora para el ámbito industrial, ya que ofrece muchas ventajas a las empresas que la aplica en sus procesos buscando economizar la mano de obra, materiales y energía, además resguarda la vida humana al realizar acciones peligrosas para evitar heridas o muerte en el trabajo por causa de un descuido.

Cuando se minimiza la intervención humana en los procesos se provocan menos fallos, es por ello que son muchas las empresas que se han empezado a unir en la automatización de la mayoría de sus actividades desempeñadas, para así poder satisfacer la demanda que tienen en el mercado con más eficacia y rapidez en sus procesos de producción.

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BIBLIOGRAFÍA

Duberlisg, Curso de modelado UML (1), [pagina web en linea]. Disponible en: http://es.slideshare.net/duberlisg/curso-de-modelado-uml1 [2015, 19 Marzo]

Guillermo Díaz, UML - Casos de Uso y Diagramas de Clase, [Página web en línea]. Disponible en: http://es.slideshare.net/guillermods/uml-casos-de-uso-y-diagramas-de-clase [2015, 18 Marzo]

JOSE MANUEL, los 13 tipos de diagramas UML, [Página web en línea]. Disponible en: http://mitareadeuml.blogspot.com/ [2015, 18 Marzo]

Joaquin Oriente, UML 2: ¿Cuántos tipos de diagramas existen? , [Página web en línea]. Disponible en: http://formandobits.com/2014/07/uml-2-cuantos-tipos-de-diagramas-existen/ [2015, 18 Marzo]

Microsoft, Uso de modelos dentro del proceso de desarrollo. [Página web en línea]. Disponible en: https://msdn.microsoft.com/es-es/library/dd409376.aspx [2015, 18 Marzo]

procesosbio, DIAGRAMACION DE PROCESOS INDUSTRIALES, [Página web en línea]. Disponible en: http://procesosbio.wikispaces.com/DIAGRAMACION+DE+PROCESOS+INDUSTRIALES [2015, 18 Marzo]

procesosbio, Tipos de diagramas - DIAGRAMACION DE PROCESOS, [Página web en línea]. Disponible en: https://procesosbio.wikispaces.com/Tipos+de+diagramas [2015, 18 Marzo].

Victor Escamilla, Los 13 diagramas UML y sus componentes, [Página web en línea]. Disponible en: http://es.slideshare.net/jjgramp/descripcin-general-de-los-13-diagramas-uml-y-sus-componentes [2015, 18 Marzo]

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ANEXOS

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Anexo A: Diagrama de cadena de valor

Fuente: http://www3.uji.es/~agrandio/tesis/35dce1ae.jpg

Anexo B: Diagrama de jerarquía de procesos

Fuente: http://3.bp.blogspot.com/_bBvb9oYwr4k/SYhaDtMGPkI/AAAAAAAAACk/48fLqS-

lEUU/s1600/DIAGRAMA+DE+JERARQUIA.bmp

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Anexo C: Diagrama de relación entre procesos

Fuente: http://es.slideshare.net/duberlisg/curso-de-modelado-uml1

Anexo D: Diagrama de procesos (caja negra)

Fuente: http://es.slideshare.net/duberlisg/curso-de-modelado-uml1

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Anexo E: Diagrama de actividades

Fuente: https://i-msdn.sec.s-msft.com/dynimg/IC378042.png

Anexo F: Diagrama de Casos de Uso

Fuente: https://i-msdn.sec.s-msft.com/dynimg/IC378038.png

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Anexo G: Diagrama de Interacción

Fuente: http://4.bp.blogspot.com/_bBvb9oYwr4k/SYhaDgyfa0I/AAAAAAAAACc/jkrG2YQRd7Q

/s1600/DIAGRAMA+DE+INTERACCION+1.bmp

Anexo H: Diagrama de Secuencia

Fuente: http://www.monografias.com/trabajos67/diagramas-uml/diagramas-uml2.shtml#ixzz3VHNshDeC

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Anexo I: Diagrama de Tiempo

Fuente: http://www.milestone.com.mx/articulos/imagenes/art_017_b.gif

Anexo J: Diagrama de clase

Fuente: http://www.monografias.com/trabajos67/diagramas-uml/image018.png

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ALGUNOS SIMBOLOS ESTANDAR

Función simple

Montado localmente o en el campo.

Montado en el panel de control.

Montado detrás del tablero de control.

Función múltiple

Montado localmente o en el campo.

Montado detrás del tablero de control.

Montado en el panel de control.

Líneas de conexión de instrumentos

Alimentación de instrumentación o conexión a proceso.

Señal neumática.

Señal eléctrica.

Señal eléctrica.

Tubo capilar (sistema térmico).

Señal hidráulica.

Señal electromagnética, sónica o radioactiva.

Bombas

Bomba Centrifuga impulsada por motor eléctrico.

Bomba neumática

Recipientes

Recipiente vertical

Recipiente horizontal

Recipiente vertical con tope plano

Tanques

Tanque de techo cónico

Tanque cuadrado

Anexo K

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Cont. Anexo K

Intercambiadores de calor

Enfriador por aire

Calentador eléctrico

Resistencia eléctrica

Resistencia eléctrica

Filtros

Filtro de cartucho

Fuente: Autores, 2015.