Proyectos de Inversion en Plantas Quimicas

Proyectos de Inversion en Plantas QumicasIng. Jose Enrique Perez Romero

Verano 2008

Proyecto de Investigacion:Metodo de Factores Desglosados

Luis Alfredo Gamboa GarcaFrancisco Jose Guerra MillanMexico D.F., 10 de junio de 2008.

Proyecto de Investigacion:Metodo de Factores Desglosados

Metodo de Chilton

Este es un metodo mediante el cual puede extrapolarse el costo de un sistemacompleto a partir del costo de los equipos principales del proceso (Chilton, 1949)y determinar una estimacion de la inversion fija total con un error de 10-15 %del valor real, por la seleccion cuidadosa de los factores dentro del rango dado.Se recomienda el ajuste de los factores experimentales por combinacion de losresultados de diferentes casos.

Los datos que componen este metodo se pueden utilizar en el desarrollo deecuaciones de costo a fin de optimizar las partes de un determinado proceso. Elpunto de partida en este metodo es la estimacion de la inversion de los equiposprincipales de proceso que llamaremos IE . Se observa que el costo de otros ru-bros esenciales, necesarios para completar el sistema puede correlacionarse conla inversion en los equipos principales y que la inversion fija total puede esti-marse por aplicacion de factores experimentales a la inversion basica IE .

Resulta as la ecuacion (1) en la cual los factores experimentales f son ob-tenidos del estudio de varios procesos similares.

IF = IE (

1 +

fi

)(

1 +

fIi

)(1)

donde:IF = Inversion fija del sistema completo

L. A. Gamboa, F. J. Guerra 1

Universidad Iberoamericana Proyectos de Inversion en Plantas Qumicas, Verano 2008

IE = Costo del equipo principal instaladofi = Factores de multiplicacion para la estimacion de costos directos comocaneras, instrumentacion, construcciones, etc.fIi = Factores de multiplicacion para la estimacion de costos indirectos comohonorarios de ingeniera, contratistas, contingencias, etc.

Cuando los servicios auxiliares tienen un uso general y contnuo para otrosprocesos dentro de un complejo industrial, generalmente se suele cargar al pro-yecto en consideracion un precio interno por la compra de esos servicios ba-sado en la cantidad a ser consumida. Cuando esta cantidad no puede medirseexactamente, se recarga por medio de un factor, usualmente un alquiler anual,proporcional a IF . En el otro extremo esta el caso de la planta totalmente aisladade cualquier complejo industrial (grass-roots) que debe proveerse los serviciosauxiliares completos y su inversion se incluye como una parte de IF .

Es importante destacar que, debido al enorme costo involucrado en suplirde servicios auxiliares, conectar con terminales estatales, terminales de carga ydescarga, de transporte y otros servicios necesarias en un sitio completamenteno desarrollado, la inversion fija total necesaria para una nueva planta ubicadaen un sitio alejado puede llegar a ser un 100 % mayor que la equivalente parauna planta construida cercana a una ya existente.

Figura 1: Inversion para plantas qumicas y alimenticias.

La Figura 1 muestra la relacion entre la inversion fija de plantas qumicasy petroqumicas comparadas con plantas alimenticias (Parin y Zugarramurdi,



1994). Claramente se observa la diferencia de un orden de magnitud entre ambostipos de plantas para una determinada capacidad de produccion.

Metodo de Happel

El metodo de Happel se basa en el listado del equipo de proceso que utilizala planta o proceso. Evidentemente la omision de cualquier equipo necesariohara que la estimacion sea excesivamente baja, por tanto todos los equipos de-ben figurar en el listado. El diagrama de flujo de ingeniera completo (P e I) yla comprobacion mediante un listado de chequeo como el de la Tabla 26-6 delChemical Engineers Handbook [2] prestan una inestimable ayuda en las esti-maciones, por lo que es pequeNo cualquier consejo recomendadno su utilizacion.

El metodo de Happel sigue las directrices que figuran a continuacion y elmodelo de la Tabla 1.

1. Se configura un listado de todos los equipos de la instalacion. En la Tabla1 solo figuran los tipos de equipo que acostumbran a encontrarse en las plan-tas petroqumicas. Para otro tipo de instalaciones debe utilizarse los costos deequipo instalado, o bien puede suplirse con datos propios de Mano de Obra yde los conceptos H a O. Los costos de equipo instalado de equipos especiales,pueden incluirse en Q y anadirse a P en la Tabla 1.

2. En Material se anota en los respectivos conceptos el costo de compra yen el de Mano de Obra una fraccion determinada de aquel (la que figura enla Tabla 1). Como se ha indicado anteriormente, en los ultimos anos ha tenidolugar un incremento mas rapido en los costos de Mano de Obra que en los de losMateriales. Si existe un intervalo en los costos de Mano de Obra debe tomarseel costo mayor.

3. La suma de todos los costos de compra se denomina suma de cuentasclaves y se la designa por G (o por la letra que se desee).

4. Los costos de los materiales necesarios para construir la planta e insta-lar el equipo se estima como una fraccion de G, como se indica en la Tabla,situandolos en la columna de Material.

5. El costo de la mano de obra asociado con cada instalacion se calcula comouna fraccion de ella y tal como se indica se situa bajo el concepto de Mano deObra.

6. Se suman las columnas de Material y Mano de Obra, la suma total sedesigna por P (o por lo que se quiera).

7. Si existe un equipo especial, por ejemplo un molino de bolas, se estima el



Tabla 1: Listado de Costes de Equipos e Instalaciones para unidades de proceso.

Concepto Material Mano de obraRecipientes A 10 % de ATorres fabricadas en el B 30 % a 35 % de BterrenoTorres prefabricadas C 10 % a 15 % de CIntercambiadores D 10 % de DBombas, compresores E 10 % de Ey otra maquinariaInstrumentos F 10 % a 15 % de FCuentas claves G(Suma de A a F)Aislamiento H = 5 a 10 % de G 150 % de HTuberas I = 40 a 50 % de G 100 % de ICimentaciones J = 3 a 5 % de G 150 % de JEdificaciones K = 4 % de G 70 % de KEstructuras L = 4 % de G 20 % de LMaterial contra incendios M = 1/2 a 1 % de G 500 a 800 % de MElectricidad N = 3 a 6 % de G 150 % de NPintura y limpieza O = 1/2 a 1 % de G 500 a 800 % de OSuma de material Py mano de obraCostos de equipos Qespeciales instaladosSuma de P y Q R

Gastos generales 30 % de RTotal costo de construccion 130 % de R

Honorarios de ingeniera 13 % de R(10 % del costo total de construccion)Pagos por contingencias 13 % de R(10 % del costo total de construccion)

Inversion total 156 % de R



costo una vez instalado y se la denomina Q. P y Q se suman para dar R, quees el costo de todo el equipo e instalaciones de proceso instalados.

8. El valor de R se multiplica por un factor proximo a 1.6 para dar el costofinal total de la planta.

El costo final de la planta generalmente oscila entre 3 y 5 veces la suma delos costos de compra de los equipos. Este hecho no se tiene en cuenta por partede quines no tienen experiencia en estimacion de costos.

Debe advertirse que este metodo es metodo rapido y aproximado y no debeutilizarse cuando se necesita exactitud. Sin embargo, proporciona unos resulta-dos sorprendentemente buenos y tiene la ventaja de que todos los equipos quecontribuyen al costo final, en los calculos se consideran por separado. Este he-cho es muy importante ya que en posteriores estudios sobre la estimacion, estoindudablemente comporta el juicio crtico y cambios en uno o incluso todos losequipos. El ser capaz de estudiar cada equipo por separado es una gran ventaja.

Existen varios puntos que vale la pena considerar con atencion:

1. La lista de cuentas clave debe incluir todos los equipos necesarios parael proceso. En la Tabla 1 figuran solo unos pocos de los muchos posibles. Auncuando no se conozca con exactitud, tamano, forma y material de construccion,debe figurar en la lista. Cuando se incluye, se le asigna un costo, quizas no es elcorrecto, pero siempre mas correcto que cero. Las estimaciones de costos tien-den casi siempre a ser por defecto. Un especial cuidado en la lista de equipoayuda muchsimo a evitar estimaciones por defecto. La omision de equipos en lalista de cuentas clave es un error que frecuentemente incurren los estimadoresinexpertos.

2. Los porcentajes de mano de obra que figuran en la Tabla 1 se basan enque el material de construccion del equipo es acero al carbon. Si el equipo es deacero inoxidable, titanio o ceramico, el costo de mano de obra puede llegar a seruna pequena parte del costo de compra.

3. El costo estimado de tubera en la Tabla 1 es del 40 al 50 % de la suma decuentas clave. En algunas plantas qumicas en especial aquellas en la que existemanejo de solidos, este porcentaje acostumbra ser demasiado alto. Por otraparte si, una parte sustancial de las tuberas son de vidrio, ceramica, plastico,o acero inoxidable, el porcentaje puede ser demasiado bajo. Una aproximacionutil se muestra en la Tabla 2.



Tabla 2: Aproximacion para el costo de tuberas.

Tipo de planta Tuberas como %de las cuentas clave

Manipulacion de solidos 10Manipulacion de solidos y fluidos 20

Manipulacion de fluidos 50

Grado de exactitud de la estimacion por factores

Los errores en estos metodos son debidos principalmente a: el uso de fac-tores de escala, la extension a otros problemas diferentes de aquellos de dondelos factores fueron estimados y las variaciones en las relaciones entre los equiposy costos de planta, segun el proveedor y la calidad de los equipos. En general,debe tenerse precaucion con respecto a los errores provocados por el uso delmetodo de los factores.

Estos errores incluyen el error de intentar correlacionar costos en terminosde una sola variable independiente (error de correlacion), el error de representarlos datos por una simple relacion exponencial (error de linearizacion), el errorde no considerar el comportamiento tecnologico o de aprendizaje en las corre-laciones y el error de circunstancias especiales. Seran analizados cada uno porseparado.

Lo que se busca es un compromiso entre simplicidad y exactitud. En general,se selecciona la variable independiente que minimice el error. Sin embargo, estasimplificacion puede introducir errores apreciables.

Por ejemplo, en la Figura 2 se han representado los datos de costos paraseparadores de huesos y espinas en funcion de la mas significativa variable in-dependiente; en este caso, la capacidad horaria de procesamiento. La diferenciaentre ambas curvas muestra la dificultad de representar los costos por una co-rrelacion simple y el error involucrado en dicha simplificacion. Este hecho seagrava cuando se comparan los datos de fabricantes muy diversos y en mayornumero que los del ejemplo.

Otro error concierne a los avances tecnologicos; cuando se desarrollan nuevosmetodos de fabricacion o construccion de equipos, las correlaciones viejasusualmente son descartadas. Dado que muchas correlaciones son actualizadaspor ndices de inflacion, es necesario tener cuidado que la correlacion se refierea las tecnicas de fabricacion actuales.



Figura 2: Costo vs. capacidad de separadores de huesos y espinas.

Referencias

[1] Departamento de Ingeniera Qumica y Textil. Diseno de Equipos e Insta-laciones. Universidad de Salamanca, 2006.

[2] J. Happel. Economa de los proceso qumicos. Reverte, Mexico, 1981.

[3] R. H. Perry, D. W. Green, and J. O. Maloney. Perrys Chemical EngineersHandbook. McGraw-Hill, 7th edition, 1999.

[4] M. S. Peters and K. D. Timmerhaus. Plant Design and Economics forChemical Engineers. McGraw-Hill Book Company, 3rd edition, 1980.

[5] A. Zugarramurdi, M. A. Parn, and H. M. Lupin. Ingeniera EconomicaAplicada a la Industria Pesquera. FAO Fisheries Technical Papers - T351.Organizacion de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentacion,Roma, 1998.


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