Cos’è e come creare il P&ID, il Piping and Instrumentation Diagram

La progettazione di un impianto industriale si basa su un approccio multidisciplinare: questo rende necessario l’utilizzo di un documento tecnico iniziale che permetta di avere a disposizione una visione completa dell’opera, propedeutica alle successive fasi della progettazione. Le informazioni necessarie alla progettazione dell’impianto, infatti, dovranno essere contenute all’interno del P&ID, acronimo di Piping and Instrumentation Diagram, un disegno tecnico in cui è possibile visionare tutte le interconnessioni tra le apparecchiature, la dimensione dei tubi, le specifiche dei materiali e tutte le altre informazioni necessarie alla costruzione e alla successiva manutenzione dello stabilimento.

Per pianificare la costruzione di un impianto industriale è necessario, quindi, l’interazione tra le diverse discipline coinvolte: solo in questo modo sarà possibile realizzare l’idea iniziale fornita dal committente e analizzare nel dettaglio gli aspetti principali del progetto, dai componenti necessari, fino ai costi e ai tempi necessari alla costruzione. La complessità delle interazioni presenti tra le tubazioni di un impianto industriale, delle sue attrezzature e la necessità di rappresentare mediante uno schema concettuale l’intera struttura dell’impianto e i sistemi di controllo, rendono quindi necessario uno studio approfondito del progetto.

La complessità della progettazione impiantistica ha reso necessario l’utilizzo di uno schema di processo, il P&ID, con cui è possibile comprendere e rappresentare graficamente le apparecchiature e i macchinari presenti in un impianto. Una metodologia di lavoro che, non a caso, è conforme all’approccio BIM (Building Information Modeling), la rappresentazione digitale di un progetto che consente di gestire l’intero ciclo di vita di un impianto: il P&ID corrisponde infatti al LOD 200 di un progetto BIM.

Ogni elemento dovrà essere analizzato nel dettaglio e si dovranno avere a disposizione tutte le informazioni necessarie per illustrare correttamente i processi e definire i componenti utilizzati.

Scopriamo insieme cosa si intende per P&ID e i suoi principali utilizzi durante la progettazione di un impianto industriale.

Cosa è il P&ID e a cosa serve

Possiamo quindi definire il P&ID come lo schema di processo che permette di studiare il funzionamento di un impianto: è il documento principale che ha lo scopo di rappresentare la complessità di un progetto industriale e da cui sarà possibile estrarre le schede tecniche (DataSheet) e i tipici di montaggio (Hook-Up), i piani dettagliati per il collegamento e la configurazione degli elementi dell’impianto.

Il P&ID è inoltre alla base del successivo studio del percorso dei tubi (piping), che permette di avere una rappresentazione in 3D da cui sarà inoltre possibile estrarre gli sketch isometrici, i documenti inviati all’officina incaricata della produzione delle linee.

Il Piping and Instrumentation Diagram serve, inoltre, per poter realizzare gli schemi elettrici di automazione: le informazioni contenute in questo documento forniranno gli input necessari ai progettisti che si occupano della parte strumentale e di quella elettrica. Questi ultimi potranno definire nel dettaglio lo schema elettrico di automazione, necessario per gestire tutti i segnali di alimentazione dell’impianto.

Questo schema di processo permette di rappresentare le connessioni tra ogni elemento dell’impianto e rappresenta graficamente la posizione relativa dei componenti regolatori di flusso, delle apparecchiature e di tutti gli strumenti del progetto. Il documento mette a disposizione degli ingegneri e dei tecnici una guida dettagliata e utilizza un linguaggio standardizzato, con cui è possibile definire e rappresentare ogni singola componente: dagli strumenti alle valvole, fino alle attrezzature.

Come fare il P&ID

Il P&ID è propedeutico alle successive fasi di progettazione, incluso il layout fisico dell’impianto: dovrà quindi contenere al suo interno tutte le informazioni necessarie che permettano la successiva rappresentazione tridimensionale delle tubazioni, dei supporti, degli attacchi, degli elementi di carpenteria e di ogni altro elemento.

Per poter realizzare il P&ID è necessario utilizzare un software impiantistico, come il software per il P&ID di ESAin, che permetta di effettuare la stesura grafica dello schema di processo rapidamente e senza errori: fornendo automaticamente gli elenchi delle linee, delle valvole e degli strumenti.

Nella pratica, questi elenchi diventano uno dei deliverable più utili nelle revisioni: la lista linee P&ID (Line List), insieme a Valve List e Instrument Index, aiuta a mantenere coerenza tra schema e fasi successive (piping e strumentazione) e a ridurre ricalcoli e controlli manuali dopo una modifica. Per vedere quali campi includere, come leggere i numeri linea e come gestire le liste tra Rev A e Rev B, abbiamo raccolto una guida dedicata: lista linee P&ID.

Utilizzando un software per il P&ID sarà possibile integrare la rappresentazione grafica dell’impianto con la corretta gestione dei dati. A questo si aggiunge la possibilità di semplificare il disegno dell’impianto utilizzando le funzionalità che consentono di siglare automaticamente le linee e i componenti. Quando il progetto cresce, però, il valore del software non riguarda solo la rapidità di disegno: diventa decisivo anche il modo in cui vengono gestiti dati, revisioni e liste. Per questo è utile capire la differenza tra AutoCAD P&ID e un P&ID intelligente nei workflow di progettazione reali.

Per fare il P&ID di un impianto industriale è necessario rispettare la simbologia prevista dalle normative in materia (ISA o KKS): questo permetterà di gestire con semplicità la denominazione delle linee (incluse le valvole e i componenti), degli strumenti di controllo e delle apparecchiature. La nomenclatura impiegata durante la realizzazione del Piping and Instrumentation Diagram consente di identificare ogni elemento mediante una combinazione di lettere, la prima delle quali rappresenta una variabile di processo (ad esempio: la lettera “P” per la pressione, la “T” per la temperatura, la lettera “L” per il livello).

Le lettere successive, invece, identificano nel dettaglio il componente, indicando la sua funzione all’interno dell’impianto industriale. Sono un esempio la lettera “A”, che indica un allarme, la “D” che indica una differenza o un differenziale, come un indicatore di pressione, la lettera “T” per la funzione di trasmettitore e la lettera “S” per la funzione di interruttore.

Per fare il Piping and Instrumentation Diagram è quindi necessario acquisire familiarità con i simboli dello schema di processo utilizzati per definire ogni elemento dell’impianto: dalle apparecchiature (come ad esempio i motori, gli aspiratori, le turbine) alle tubazioni e alle loro connessioni, fino ai recipienti utilizzati per lo stoccaggio dei fluidi, alle pompe, alle valvole e agli scambiatori di calore.