La complessità di un impianto industriale rende necessario l’utilizzo di sistemi informatici che garantiscano una progettazione semplice, rapida e che permettano di velocizzare la costruzione o la modifica dell’impianto. L’idea iniziale fornita dal committente dovrà infatti essere oggetto di uno studio approfondito, che analizzi gli aspetti più importanti del progetto: dalle prescrizioni normative, ai diversi componenti da utilizzare, fino allo studio dei costi e dei tempi di costruzione.

L’idea fornita dal committente dovrà quindi essere analizzata nel dettaglio e integrata con tutte le informazioni necessarie al corretto posizionamento di ogni elemento all’interno dell’impianto industriale. Il primo passo è la realizzazione del P&ID (Piping and Instrumentation Diagram), lo schema di processo iniziale su cui si basa l’intero procedimento di progettazione.

Successivamente verrà effettuato lo studio del percorso dei tubi, mediante l’utilizzo di un software impiantistico che garantisca una modellazione tridimensionale veloce, accurata e precisa, come il software per il Piping 3D di ESAin. I progettisti avranno quindi a disposizione un layout fisico tridimensionale con cui sarà possibile identificare ogni elemento ed estrarre gli sketch isometrici contenenti l’elenco dei materiali, la lista delle saldature e le tabelle di taglio necessarie alla successiva fase di prefabbricazione. 

Principali comandi e funzioni di un software di Piping 3D

I software per la progettazione delle tubazioni in 3D devono quindi prevedere una serie di funzionalità che permettano di realizzare layout di impianti facilitando il lavoro dei progettisti e riducendo al minimo il tempo di lavoro richiesto dalla modellazione tridimensionale. Le principali funzionalità di un software di Piping dovranno infatti prevedere comandi specifici per ogni aspetto relativo al progetto di un impianto industriale, dallo schema di processo iniziale, fino alla fabbricazione finale.

Scopriamo insieme i principali comandi che un software di piping deve assolutamente avere:

  1. Gestione degli schemi di processo
    Gestione degli schemi di processo
    Come anticipato il P&ID è fondamentale e propedeutico alla progettazione del layout fisico dell’impianto. Un software impiantistico devi quindi includere funzioni che consentano di realizzare schemi di processo in modo rapido e preciso, riducendo il rischio di errore, in particolare i comandi per:
  • Disegnare schematicamente linee di processo complete di relativi dati, come ad esempio il diametro, la classe e le temperature.
  • Inserire rapidamente apparecchiature, valvole, componenti di linea, strumenti e valvole di controllo.
  • Generare automaticamente elenchi di linee, di valvole, di apparecchiature e strumenti.
  • Gestire in modo rapido e accurato le eventuali modifiche, come ad esempio il numero di linea, di classe, il diametro nominale ecc.
  1. Gestione dei cataloghi di materiali e delle classi di linea
    Gestione dei cataloghi di materiali e delle classi di linea

    I componenti utilizzati durante la creazione delle linee di piping sono in gran parte standardizzati e rispondono perlopiù a diverse normative internazionali: un software di progettazione piping deve pertanto avere dei cataloghi di materiali che includano i principali riferimenti normativi (ASME, DIN, EN, UNI ecc.). Deve inoltre avere la possibilità di definire delle specifiche di linea che, in base alle condizioni di processo (fluido, pressione e temperatura), consentono di stabilire a priori quali materiali utilizzare per costruire le varie linee o le classi di linea. Un software di modellazione piping dovrà quindi avere comandi per:
  • Gestire ed eventualmente personalizzare i cataloghi dei materiali.
  • Definire una serie di classi di linea scegliendo per ognuna di esse i componenti da utilizzare. 
  • Definire una “branch table” (o tabella delle intersezioni) dove per ogni diametro di tubo vengono elencati tutti i componenti di derivazione (ad esempio, pezzi a T e manicotti) utilizzabili per realizzare gli stacchi di eventuali altre tubazioni. 
  • Consentire la definizione di eventuali parametri tecnologici che vincolano la costruzione delle linee (come ad esempio: procedimenti di saldatura, lunghezza commerciale massima prevista per le tubazioni ecc.).
  1. Gestione delle apparecchiature
    Gestione delle apparecchiature
    Le apparecchiature sono tra i componenti fondamentali di un impianto industriale, perché rappresentano il motivo stesso per il quale vengono progettate le linee piping: consentono infatti al fluido di scorrere dentro i tubi (es. pompe), oppure di scaldare o raffreddare un determinato fluido per creare le condizioni di processo desiderate (es. caldaie o cooler industriali). Per poter gestire correttamente le apparecchiature, avere a disposizione una rappresentazione 3D delle macchine ed i relativi punti di attacco delle tubazioni (bocchelli), un software di piping dovrà quindi avere comandi specifici per:
  • Importare le apparecchiature 3D da eventuali software di progettazione meccanica.
  • Modellare rapidamente le apparecchiature che non è possibile reperire in 3D dal fornitore.
  • Assegnare un nome identificativo (tag) ad ogni apparecchiatura presente sull’impianto.
  • Definire la posizione e le caratteristiche dei singoli bocchelli di ogni apparecchiatura (es. diametro, tipo di connessione ecc.).
  • Estrarre un file Excel con l’elenco di tutte le apparecchiature presenti nell’impianto e le loro caratteristiche.
  1. Modellazione delle linee di piping
    Modellazione delle linee di piping
    Lo scopo di un software impiantistico è quello di progettare rapidamente e in modo semplice una serie di linee di piping. È quindi evidente che le funzionalità dedicate a questa specifica attività hanno un peso importantissimo nella valutazione di un sistema piping. Per poter essere realmente efficace, un software di progettazione impiantistica dovrà avere comandi per:
  • Modellare in modo semplice le linee di tubazioni.
  • Fornire una serie di funzioni che consentano di aggirare con facilità eventuali ostacoli lungo il percorso.
  • Modificare in qualsiasi momento il percorso e le caratteristiche delle tubazioni.
  • Inserire agevolmente valvole e componenti di linea nella posizione desiderata.
  • Prevedere delle modalità costruttive che consentano di modellare le linee anche in presenza di spazi stretti.
  • Gestire facilmente le eventuali tubazioni in pendenza e le linee coibentate.
  1. Inserimento semplificato di valvole e componenti di linea
    Inserimento semplificato di valvole e componenti di linea
    Insieme alla strumentazione, le valvole e i componenti di linea sono dispositivi che consentono di monitorare e regolare il flusso all’interno delle tubazioni. Il loro corretto posizionamento all’interno dell’impianto è quindi fondamentale per poter fare in modo che svolgano correttamente la loro funzione, e per consentire un agevole accesso all’operatore o il semplice smontaggio per le esigenze di manutenzione. Per consentire una corretta gestione di questi componenti, un software di progettazione impiantistica dovrà avere comandi per:
  • Inserire un componente su una tubazione già disegnata.
  • Verificare che il componente inserito sia compatibile con la classe di linea.
  • Scegliere l’orientamento del volantino.
  • Inserire automaticamente le flange, le guarnizioni e le bullonerie necessarie al montaggio del componente.
  • Modificare facilmente la posizione e l’orientamento di un oggetto già inserito per poterlo sistemare meglio nello spazio a disponibile.
  1. Controllo delle interferenze
    Controllo delle interferenze
    Quando si progetta un impianto industriale, ci si trova spesso a lavorare in zone molto affollate, dove è possibile avere un elevato numero di oggetti concentrati in spazi molto ristretti. In questo contesto, avere delle funzionalità in grado di rilevare eventuali collisioni tra gli oggetti (interferenze), diventa di vitale importanza per prevenire gli eventuali problemi che potrebbero verificarsi durante la fase di montaggio.Per poter gestire correttamente tutte le problematiche relative alle interferenze tra le varie tubazioni, un software di piping dovrà avere comandi per:
  • Rilevare automaticamente quando un componente va a scontrarsi ad un altro.
  • Verificare che vi sia sufficiente spazio anche per eventuali linee rivestite con materiale isolante (coibentate).
  • Segnalare quando attorno al componente non viene lasciato uno spazio sufficiente per garantire la manovra oppure lo smontaggio.
  1. Controllo di congruenza tra lo schema di processo e il modello 3D
    Controllo di congruenza tra lo schema di processo e il modello 3D
    Durante tutto il ciclo di vita di un progetto vengono solitamente fatte diverse revisioni. La maggior parte di queste nascono da esigenze relative al processo e vengono pertanto riportate all’interno del P&ID. Può capitare tuttavia che il progetto sia nel frattempo giunto ad uno stadio più avanzato e che l’ufficio meccanico abbia già iniziato a modellare le linee piping. A questo punto, avere a disposizione una serie di strumenti che consentono di analizzare ed evidenziare le differenze tra lo schema e il modello 3D, diventa un’assoluta necessità.Per risolvere eventuali problemi di disallineamento tra lo schema P&ID e il modello 3D del piping un software di progettazione impiantistica dovrà avere comandi per:
  • Segnalare quali oggetti presenti nello schema non sono ancora stati inseriti nel piping.
  • Evidenziare gli oggetti che nel P&ID hanno subito delle modifiche.
  • Rilevare automaticamente quali oggetti sono stati cancellati in uno dei due ambienti, ma sono ancora presenti nell’altro.
  1. Generazione degli elenchi di materiali
    Generazione degli elenchi di materiali
    La gestione dei materiali ha un ruolo fondamentale nella progettazione impiantistica. Infatti, i costi di realizzazione di un impianto non sono tanto legati alla parte di progettazione ingegneristica, ma piuttosto al prezzo dei materiali e della relativa manodopera. È quindi fondamentale avere la possibilità di conteggiare correttamente i materiali, per poter tenere sotto controllo i costi.Per poter gestire in modo efficace i materiali, un software di progettazione impiantistica dovrà prevedere comandi per:
  • Creare una distinta generale dei materiali piping.
  • Verificare facilmente come sono stati utilizzati questi materiali all’interno delle singole linee.
  • Fare raffronti tra le quantità attuali e quelle relative alle revisioni precedenti.
  1. Creazione delle tavole 2D
    Creazione delle tavole 2D
    Una volta realizzato il modello tridimensionale (piping), è necessario realizzare una serie di tavole 2D che mostrano il percorso delle varie tubazioni e il loro posizionamento all’interno dell’impianto (general arrangement). Per realizzare agevolmente questi disegni 2D, un software di progettazione impiantistica dovrà avere comandi per:
  • Creare una serie di viste ortogonali dell’impianto.
  • Consentire di creare una vista sezionando l’impianto e rimuovendo le parti che non si desidera visualizzare.
  • Aggiungere quote lineari ed altimetriche.
  • Inserire delle etichette di testo che mostrino le sigle dei componenti e i numeri di linea.
  1. Generazione sketch isometrici e tabelle per l’officina
    Generazione sketch isometrici e tabelle per l’officina
    Per poter costruire un impianto, è necessario fornire alle officine una serie di disegni costruttivi che mostrino in modo chiaro le tubazioni che devono essere prefabbricate, complete di relative quote e delle distinte dei materiali. Questi disegni (sketch isometrici) sono una semplice rappresentazione unifilare della linea piping, con tutte le informazioni tecnologiche necessarie alla loro prefabbricazione.Per poter gestire facilmente la fase di prefabbricazione, un software di piping industriale dovrà avere comandi per:
  • Creare automaticamente uno sketch isometrico a partire da un modello 3D.
  • Quotare automaticamente tutto lo sketch per mostrare le dimensioni dei vari pezzi.
  • Creare una tabella materiali con relativa bollinatura sul disegno.
  • Generare una tabella saldature con relativa numerazione sul disegno.
  • Creare una distinta di taglio per mostrare le lunghezze dei singoli tratti di tubo.
  • Personalizzare lo stile grafico del disegno per poter aderire allo standard del cliente (es. cartiglio).

 

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