Le PFD, pour Process Flow Diagram ou schéma de procédé, aussi appelé flowsheet, est un schéma couramment employé en génie chimique et en génie des procédés pour montrer les interconnexions entre équipements et procédés d’une installation industrielle. Il décrit en détail les relations entre les principaux équipements et les flux de fluides mis en jeu, avec les spécifications associées à chacun (température, pression, débit, masse volumique, etc.).
On confond très souvent le PFD et le P&ID, le Piping and Instrumentation Diagram ou schéma de tuyauterie et d’instrumentation : le dessin technique qui représente toute la complexité d’une installation, et dont on tire aussi les datasheets (fiches techniques), les hook-ups (schémas de montage types) et les spécifications de raccordement de chaque élément. À partir des données qu’il porte, on pourra étudier le cheminement des tuyauteries et obtenir une représentation tridimensionnelle détaillée, dont on extraira toutes les informations nécessaires à la préfabrication des lignes et aux schémas de câblage de l’automatisme.
La ressemblance des sigles et la densité technique de chaque schéma prêtent à confusion. Or distinguer ces documents n’est pas une question d’école : cela a des conséquences concrètes sur la conception, la construction et la maintenance des installations industrielles.
Dans cet article, nous passons en revue les principales différences entre PFD et P&ID, et le rôle stratégique de ces schémas dans la conception d’une installation industrielle.
Qu’est-ce qu’un PFD (schéma de procédé)
Le schéma de procédé est un outil graphique de première importance dans la phase initiale de conception. Par une représentation simplifiée, il illustre les relations entre les principaux éléments d’un projet : équipements de procédé et flux de fluides. Il retrace le parcours et les transformations que subissent les matières premières dans l’installation, jusqu’aux produits finis.
Malgré son apparente simplicité, le PFD donne une vue d’ensemble immédiate : il permet de repérer les grandes étapes du procédé et de saisir l’enchaînement du travail sans entrer dans le détail technique. C’est ce qui le rend particulièrement utile lors des discussions préliminaires, quand les décisions stratégiques demandent une compréhension claire du procédé dans son ensemble, sans que la technique ne surcharge le propos ni ne détourne l’attention de l’objectif.
Le PFD a donc pour fonction de fournir aux ingénieurs et aux projeteurs un premier document permettant de visualiser chaque phase opératoire d’un procédé, sans y inclure l’ensemble des tuyauteries ni les composants secondaires.
La différence entre PFD, P&ID et régulateur PID
Quand on explore la conception d’installations, il est essentiel de distinguer le schéma de procédé du schéma de tuyauterie et d’instrumentation. Le PFD est une carte générale : il dessine et fait comprendre le flux d’ensemble d’un procédé industriel, en mettant en évidence les séquences opératoires et les relations entre les équipements principaux. Le P&ID, lui, représente le développement détaillé de ce flux et porte toutes les informations techniques nécessaires à l’analyse, à la conception et à la réalisation de chaque élément.
Là où le schéma de procédé donne une vision de haut niveau, utile aux décisions stratégiques, le schéma de tuyauterie et d’instrumentation entre dans les spécifications techniques : il montre les vannes, les lignes, les instruments de mesure et de régulation et tous les détails déterminants pour la construction, l’exploitation et la maintenance de l’installation.
Autrement dit, le PFD donne une vue d’ensemble des grandes étapes du procédé, tandis que le P&ID analyse en détail la façon dont chaque phase est réalisée et contrôlée, avec davantage d’informations sur, par exemple : les équipements (moteurs, turbines, etc.), les tuyauteries, les raccordements, les éléments de charpente, jusqu’aux pompes et aux capacités de stockage des fluides.
La conception peut aussi être simplifiée par des logiciels qui accélèrent le tracé des schémas de procédé : ESApro P&ID en est un exemple, application AutoCAD composée de deux modules distincts, l’un graphique, l’autre dédié à la gestion des données. Ces outils permettent de superviser chaque phase d’élaboration du schéma et d’automatiser la conception : l’application offre aux projeteurs de nombreuses fonctions de gestion des lignes et de positionnement automatique des composants.
Le passage d’un schéma à l’autre est une étape charnière du travail d’ingénierie : on quitte l’approche conceptuelle pour l’approche d’exécution, où la précision et le souci du détail font la réussite du projet.
Le régulateur PID
Enfin, ces deux schémas ne doivent pas être confondus avec le régulateur PID, sigle de Proportionnel Intégral Dérivé, le dispositif électronique employé pour la régulation des procédés industriels et dans bien d’autres systèmes exigeant un contrôle continu. Les régulateurs PID, aussi appelés correcteurs PID, pilotent l’une des phases du procédé : ils appliquent un algorithme qui corrige et auto-régule, en cours de fonctionnement, les variations des grandeurs surveillées.
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Francesco Pais a publié la version originale de cet article le 15 décembre
