Il Piping and Instrumentation Diagram o Process and Instrumentation Diagram (abbreviato P&ID o P&I[1]), in inglese anche engineering flow-sheet o engineering line diagram[2], in italiano spesso nominato schema di marcia[3] 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[4].
Qui sotto un esempio di P&ID relativo ad un evaporatore realizzato per la cristallizzazione per via evaporativa di cloruro di sodio.
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 (ne è esempio lo schema meccanico illustrato a fianco).
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).
In un P&ID sono rappresentati:
Per identificare la strumentazione di controllo in un P&ID si utilizza in genere il simbolo di un cerchietto diviso in due parti:
Nella tabella seguente sono indicate le abbreviazioni per indicare la funzione degli strumenti, in conformità agli standard BS 1646 del 1979[5].
Proprietà misurata | Indicatore | Registratore | Trasmettitore | Controllore | Indicatore e controllore | Registratore e controllore | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Portata (Flow rate) | F | FI | FR | FT | FC | FIC | FRC |
Livello (Level) | L | LI | LR | LT | LC | LIC | LRC |
Pressione (Pressure) | P | PI | PR | PT | PC | PIC | PRC |
Analisi qualità (Quality) | Q | QI | QR | QT | QC | QIC | QRC |
Radiazione (Radiation) | R | RI | RR | RT | RC | RIC | RRC |
Temperatura (Temperature) | T | TI | TR | TT | TC | TIC | TRC |
Peso (Weight) | W | WI | WR | WT | WC | WIC | WRC |
altra proprietà, specificata in una nota | X | XI | XR | XT | XC | XIC | XRC |
A queste combinazioni di lettere si può aggiungere:
Di seguito vengono riportati alcuni dei simboli delle apparecchiature normalmente riportati su un P&ID. Esistono molte norme che raccolgono diverse simbologie. In questo caso i simboli rappresentati sono presi dalle normative DIN 30600 e ISO 14617.
Tubazione (pipe) | Tubazione isolata | Tubazione incamiciata | Tubo con scambio termico (riscaldato o raffreddato) | ||||
Recipiente agitato incamiciato | Recipiente agitato con mezzi tubi per lo scambio termico | Recipiente in pressione (orizzontale) | Recipiente in pressione (verticale) | ||||
Pompa (generica) | Compressore o pompa a vuoto (generici) | Sacco | Bombola per gas | ||||
Ventilatore | Ventilatore assiale | Ventilatore radiale | Essiccatore | ||||
Colonna a riempimento | Colonna a piatti | Forno metallurgico | Torre di raffreddamento | ||||
Scambiatore di calore | Scambiatore di calore | Raffreddatore | Scambiatore a piastre | ||||
Scambiatore a doppio tubo | Scambiatore a fascio tubiero e mantello con tubi diritti | Scambiatore di calore a fasci tubiero e mantello con tubi ad U | Scambiatore a spirale | ||||
Sfiato per gas coperto | Sfiato per gas curvo | Filtro antiparticolato[6] | Imbuto | ||||
Trappola vapore | Vetro per l'ispezione | Riduttore di pressione | Tubo flessibile | ||||
Valvola | Valvola di controllo | Valvola ad azionamento manuale | Valvola di non ritorno | ||||
Valvola a spillo | Valvola a farfalla | Valvola a diaframma | Valvola a sfera |