Factores de Williams

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES

TEMA 2

ESTIMACIÓN DE COSTES Y RENTABILIDAD DE EQUIPOS INDICE 2.0. OBJETIVO.................................... OBJETIVO.......................................................... ............................................ ............................................ ............................................... ................................................ ............................... ........2.1 2.1 2.1. FUNDAMENTOS DE LA EVALUACIÓN DE INVERSIONES. ........................................... ................................................................ ......................... 2.1

2.1.1 FACTORES QUE AFECTAN A LA RENTABILIDAD DE LAS INVERSIONES. ...................................2.1 ...................................2.1 2.2. ESTIMACIÓN DE COSTE FIJO DE CAPITAL ......................................... ............................................................... ........................................... .............................. .........2.1 2.1

2.2.1 ELEMENTOS PARA LA ESTIMACIÓN DEL COSTE DE CAPITAL FIJO DE UN PROCESO QUÍMICO2.1 2.2.2 TIPOS Y PRECISIÓN DE LAS ESTIMACIONES........................................................................................2.3 2.2.3 CAPITAL TOTAL INVERTIDO (T.I.C)........................................................................................................2.4 2.2.4 MÉTODOS RÁPIDOS DE ESTIMACIÓN. ........................................... ................................................................. ............................................. .................................. ...........2.5 2.5 2.2.4.1 Coeficiente de Giro de Circulación ................................................... ........................................................................ ............................................ ............................... ........2.5 2.5 2.2.4.2 Coeficiente de Inmovilización Inmovilización Unitario .......................................... ................................................................ ............................................ .................................. ............2.5 2.5 2.2.4.3 Método De Williams .......................................... ................................................................ ........................................... ............................................ ...........................................2.6 ....................2.6

2.2.5 MÉTODOS DE ESTIMACIÓN BASADOS EN EL COSTE DE EQUIPOS. MÉTODOS FACTORIALES.2.6 2.2.5.1 Método De Lang .............................................. ..................................................................... ............................................... ............................................. .........................................2.6 ....................2.6 2.2.5.2 Método De Hand.......................................... Hand................................................................. .............................................. ............................................. ..............................................2.6 ........................2.6 2.2.5.3 Método De Cran ............................................ ................................................................... ............................................... ........................................... ...........................................2.7 ........................2.7 2.2.5.4 Método De Chilton.................................... Chilton.......................................................... ............................................ .............................................. ............................................... ........................... .... 2.7

2.2.6 ESCALACIÓN DE COSTES POR FECHA POR FECHA DE EJECUCIÓN......................................................................2.9 2.2.7 PRECISIÓN Y ERROR EN ERROR EN LA ESTIMACIÓN...................... ESTIMACIÓN............................................ ............................................. ............................................. ..........................2.10 2.10 2.2.8 COSTES DE INSTALACIÓN..................... INSTALACIÓN. ........................................... ............................................. ............................................. .............................................. .............................. .......2.10 2.10 2.3. ESTIMACIÓN DE LOS COSTES DE PRODUCCIÓN. ........................................ ............................................................. .......................................2.11 ..................2.11

2.3.1 VALORACION PORCENTUAL DE LOS COSTES DE PRODUCCIÓN. .............................................. ................................................ 2.12 2.4. MEDIDAS DE LA RENTABILIDAD. RENTABILIDAD..................... ........................................... ............................................. ............................................. ........................................... ........................2.12 2.12

2.4.1 RELACIONES DE INTERES COMPUESTO..................................... COMPUESTO........................................................... ............................................. ...................................2.12 ............2.12 2.4.2 CÁLCULO DE LA RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN.....................................................................2.13 2.4.3 CONCEPTOS SOBRE RECUPERACIÓN DE LA INVERSION...............................................................2.14 2.5. ESTIMACION ESTIMACION DETALLADA DE EQUIPOS................... EQUIPOS........................................ .......................................... ........................................... ....................................2.15 ..............2.15

2.5.1 TUBERIAS. ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................ ................................................ .......................................2.15 .............2.15 2.5.2 BOMBAS...................... BOMBAS. ........................................... ............................................ ............................................ ............................................ ............................................... ..........................................2.17 .................2.17 2.5.3 MOTORES........................... MOTORES................................................. ............................................ ............................................ ............................................ ................................................ ................................... .........2.18 2.18 2.5.4 RECIPIENTES A PRESION............................. PRESION................................................... ............................................. .............................................. ............................................. ......................... ...2.18 2.18 2.5.5 COLUMNAS DE CONTACTO. ............................................. .................................................................... .............................................. ............................................. ..........................2.20 2.20 2.5.6 INTERCAMBIADORESDE INTERCAMBIADORES DE CALOR..................................... CALOR........................................................... ............................................. ............................................. ..........................2.21 2.21 2.5.7 EQUIPOS VARIOS.................................. VARIOS......................................................... ............................................. ............................................. ............................................... .................................. ..........2.24 2.24 2.6. EJEMPLOS Y PROBLEMAS.............................. PROBLEMAS.................................................... ............................................ ............................................ ............................................ ............................ ......2.25 2.25 2.7. CUESTIONES CUESTIONES Y PROBLEMAS DE EXAMENES..................... EXAMENES........................................... ........................................... .......................................... ........................ ...2.27 2.27

2.7.1 EXAMEN 29-01-97........................................ 29-01-97................................................................ ............................................... .............................................. ............................................... ............................2.27 2.27 2.7.2 EXAMEN 03-09-97........................................ 03-09-97................................................................ ............................................... .............................................. ............................................... ............................2.27 2.27 2.7.3 EXAMEN 03-02-98........................................ 03-02-98................................................................ ............................................... .............................................. ............................................... ............................2.27 2.27 2.7.4 EXAMEN 04-09-98........................................ 04-09-98................................................................ ............................................... .............................................. ............................................... ............................2.28 2.28 2.7.5 EXAMEN 28-11-98........................................ 28-11-98................................................................ ............................................... .............................................. ............................................... ............................2.28 2.28

ESTIMACIÓN DE COSTES Y RENTABILIDAD DE EQUIPOS

2.1

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES 2.7.6 EXAMEN 05-02-99........................................................................................................................................2.29 2.7.7 EXAMEN 04-09-99........................................................................................................................................2.29 INDICE DE FIGURAS

Figura 1.- Tipo y precisión de las estimaciones............................................................................................ 2.3 Figura 2.- Capital Total Invertido.................................................................................................................... 2.4 Figura 3.-COSTE DE LA PLANTA POR CAPACIDAD ANUAL Y VENTAS ANUALES POR T.IC. (MM$).2.5 Figura 4.- EXPONENTES DE WILLIAMS PARA EQUIPOS .......................................................................2.6 Figura 5.- EXPONENTES PARA REGLA DE WILLIAMS APLICADA A DIVERSOS PROCESOS ........ 2.6 Figura 6.- Factores de Hand.......................................................................................................................... 2.7 Figura 7.- FACTORES DE CRAN.................................................................................................................2.7 Figura 8.-FACTORES DE CHILTON............................................................................................................ 2.8 Figura 9.- Metodo de PETERS & TIMMERHAUS........................................................................................2.8 Figura 10.-INDICE DE PRECIOS AL CONSUMO .......................................................................................2.9 Figura 11.- MARSHALL & SWITH EQUIPMENT COST INDEX ............................................................... 2.10 Figura 12:-MARSHALL & SWITH ANUAL INDEX ..................................................................................... 2.10 Figura 13.- RESUMEN.................................................................................................................................2.11 Figura 14.- Costes de Producción............................................................................................................... 2.11 Figura 15.- Calculo de la recuperación de la inversión .............................................................................. 2.13 Figura 16. Coste de tuberías por número de equipo. J.S. Page................................................................2.15 Figura 17.- Costes de Tuberías, Peters & Timmerhaus.............................................................................2.16 Figura 18.- Costes de bombas (1998) ........................................................................................................ 2.17 Figura 19.- Factores.....................................................................................................................................2.17 Figura 20.- Motores......................................................................................................................................2.18 Figura 21.- Vasijas y columnas.................................................................................................................... 2.19 Figura 22 .- Corrección por material............................................................................................................ 2.19 Figura 23.- ESPESORES MÍNIMOS...........................................................................................................2.19 Figura 24.- Vasijas Verticales a presión. Libras 1992................................................................................ 2.20 Figura 25.-Vasijas horizontales a presión. Libras 1992 ............................................................................. 2.20 Figura 26.- Coste de los platos.................................................................................................................... 2.20 Figura 27.- Cost of column packing (mid 1992).........................................................................................2.20 Figura 28 .- Coste de un intercambiador de calor (Coulson).....................................................................2.21 Figura 29.- Factores I. C. (1)........................................................................................................................2.22 Figura 30.- Coste base Cambiador de calor (pts 1991) ............................................................................. 2.22 Figura 31.- Factores I.C. (2).........................................................................................................................2.22 Figura 32.- Factores I.C. (3).........................................................................................................................2.22 Figura 33.- Tipos de intercambiadores de Calor (TEMA) ..........................................................................2.23 BIBLIOGRAFIA ESPECIFICA

1. CONCEPTUAL COST ESTIMATING MANUAL. John S. Page Ed Gulf P.C. 1996 2. ESTIMACION DE LOS COSTES DE INVERSION EN PLANTAS QUIMICAS. Ingeniería Quimica Sep, Oct, Nov 1991


2.2


ESTIMACIÓN DE COSTES Y RENTABILIDAD DE EQUIPOS 2.0. OBJETIVO 1.-

Conocer los CONCEPTOS CONTABLES a tener en cuenta en la elaboración de un proyecto.

2.-

Estimar el CAPITAL TOTAL INVERTIDO en un diseño

3.-

Estimar el capital de funcionamiento o COSTES DE FABRICACIÓN.

4.-

Conocer como debemos valorar la INVERSIÓN INICIAL con el tiempo.

5.-

Valorar la RENTABILIDAD de una instalación

2.1. FUNDAMENTOS DE LA EVALUACIÓN DE INVERSIONES. 2.1.1 FACTORES QUE AFECTAN A LA RENTABILIDAD DE LAS INVERSIONES. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Coste instalado de la inversión fija. CAPITAL TOTAL INVERTIDO Es el factor más importante, es el dinero que nos cuesta instalar la industria. Es fundamental la ESTIMACION realizada y el grado de precisión de esta. Capital de Trabajo. COSTES DE FABRICACIÓN. Es el dinero necesario invertir para producir. Son los fondos o el factor de Inversión líquida. Período de Construcción Costes iniciales de arranque Predicción del volumen de ventas Predicción del precio del producto Flujo de Costes durante la vida del producto Vida económica Vida efectiva de depreciación Valor de recuperación de las instalaciones fijas Método de depreciación Tasa de recuperación mínima aceptable Impuestos Inflación Condiciones generales del negocio

2.2. ESTIMACIÓN DE COSTE FIJO DE CAPITAL Al estimar el coste fijo de capital hay que tener en cuenta un número elevado de factores. No solo debemos tener en cuenta el precio de los equipos instalados, sino también todos los gastos asociados a la construcción. También es muy importante conocer cual es el grado de error en la estimación, para poder realizar una buena valoración económica. En la siguiente tabla se desglosan los conceptos que forman parte de la estimación del capital fijo. 2.2.1 ELEMENTOS PARA LA ESTIMACIÓN DEL COSTE DE CAPITAL FIJO DE UN PROCESO QUÍMICO 1. TERRENO. ESTIMACIÓN DE COSTES Y RENTABILIDAD DE EQUIPOS

2.1

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES 2.

3.

4.

5.

DESARROLLO DEL SITIO Desmonte y nivelación Carreteras de acceso e interiores Cercas, zonas de estacionamiento Muelles, embarcaderos, zonas de carga Instalaciones recreativas, paisaje EDIFICIOS PARA EL PROCESO Estructuras, escaleras, grúas,... Nave de fabricación. Oficinas Almacenes Taller de Mantenimiento Laboratorio de control Laboratorio de Investigación (I+D) Vestuarios SERVICIOS DE EDIFICIOS Calefacción, aire acondicionado Tuberías, instalación eléctrica, teléfonos Sistema contra incendios y seguridad física EQUIPOS DE PROCESO (CONFORME AL DIAGRAMA DE FLUJO VERIFICADO)

6. 7.

8.

9. 10.

11. 12.

EQUIPOS QUE NO SEAN DE PROCESO Muebles de oficina y ofimática ACCESORIOS DE PROCESAMIENTO Tuberías y soportes, recubrimientos Válvulas y conexiones Instrumentación Tableros de instrumentos, sala de control SERVICIOS Planta de calderas Tratamiento de aguas, Almacenamiento Planta de aire Salida de efluentes Alcantarillado Tratamiento de desechos EQUIPOS DE MANIPULACIÓN DE MATERIAS PRIMAS Y PRODUCTOS Transportes y almacenes DIVERSOS Catalizadores Fletes Impuestos y seguros COSTOS DE INGENIERÍA Ingeniería de proyectos Ingeniería de costos GASTOS DE CONSTRUCCIÓN


2.2


2.2.2 TIPOS Y PRECISIÓN DE LAS ESTIMACIONES CLASIFICACION DE LA A.A.C.E. (American Asociation of Cost Engineers)

TIPO DE ESTIMACION

ERROR %

OBJETO

TIEMPO

Orden de Magnitud

40 a 50

Estudio de rentabilidad

Muy Rápida

Estudio (Factored estimated)

25 a 40

Diseño Preliminar

Rápida

Preliminar (Budget Author. Est.)

15 a 25

Aprobación de Presupuesto

Media

Definitiva (Proyect Control Est.)

10 a 15

Control de Construcción

Lenta

Detallada (Firm Estimate)

5 a 10

Contratos "Llave en mano"

Muy Lenta

Figura 1.- Tipo y precisión de las estimaciones

Características principales de cada tipo de estimación. -

Orden de Magnitud Estimación rápida basada en otras instalaciones similares. Se utiliza en estudios de viabilidad y proporciona una base sobre las decisiones a tomar.

-

Estudio Combina la estimación del orden de magnitud con factores específicos del trabajo en curso, equipamiento básico, cimentaciones, instalaciones auxiliares,... Sirve de base para la elección del proceso.

-

Preliminar Sirve de base para la captación de fondos. Se basa en los siguientes documentos: # Lista de equipos con tipos y dimensiones (equipo principal y auxiliar). # Examen del coste de emplazamiento. # Diagramas de flujo globales del proceso. # Desarrollo del enclave escogido.

-

Definitiva Es una estimación preliminar a la que se le añaden detalles adicionales de costes. Se basa en: # Lista de equipos con tipos y dimensiones (equipo principal y auxiliar). # Examen del coste de emplazamiento. # Planos globales preliminares de la planta. # Recuentos de materiales (tuberías, electricidad, instrumentos, etc) # Diagramas de flujo globales del proceso. # Examen del desarrollo del enclave escogido, incluyendo basuras e infraestructuras.

-

Detallada Se realiza únicamente para proyectos llave en mano y una vez finalizada la ingeniería de detalle.


2.3

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES 2.2.3 CAPITAL TOTAL INVERTIDO (T.I.C). T.I.C. son las siglas de "Total Investment Cost", también denominado "Total Capital Investment" o "Capital Total Invertido". Se puede decir que el proyecto es habitualmente superior al coste total de las plantas de proceso englobadas en los límites de batería, puesto que tienen que tener en cuenta: instalaciones auxiliares (vapor, aire, agua, etc.), almacenes, oficinas, ingeniería, supervisión de construcción, posibles contingencias, etc. La estructura del T.I.C. se puede observar en la Figura 2. El coste total se puede dividir en costes directos e indirectos. Los costes directos son debidos a elementos concretos de la instalación, por eso a veces se le denomina también capital físico. Dentro de éstos se suelen distinguir tres partidas equipo, materias y subcontratos. La partida de equipo, denominada también maquinaria y aparatos, incluye todos los elementos mecánicos (bombas, compresores, turbinas, ...) y de calderería (reactores, columnas, intercambiadores, ...) necesarios para el perfecto desarrollo del proceso. La partida de materiales incluye las subpartidas de instrumentos (medidores, DCS, válvulas de control, analizadores, ...), electricidad (CCM s, subestación, generadores de emergencia, cableado, ...) y tuberías (tubo, válvulas, soportes, bridas, ...). Los subcontratos son elementos en los cuales no es fácil, ni lógico, separar la mano de obra de los materiales. Se incluye, por tanto, montaje de equipos y materiales, obra civil, estructuras, aislamiento y pintura. Los costes indirectos son aquéllos que, siendo necesarios para la ejecución del proyecto, no se particularizan en elementos tangibles. Incluyen el coste de la licencia del: proceso, el transporte de los equipos y materiales a pie de obra, el coste de la ingeniería básica y de detalle realizada en el proyec+to, la supervisión de construcción y puesta en marcha, etc. Habitualmente, cuando se realiza la estimación del T.I.C., se excluye el coste del terreno que normalmente es propiedad de la empresa que quiere realizar la planta, siendo una inversión ya contabilizada por ésta. Figura 2.- Capital Total Invertido EQUIPO Instrumentos C. Directos

MATERIALES

Electricidad

Montaje

Tuberías Obra Civil Subcontratos

T.I.C. Total Investment Cost

Estructuras Aislamiento Pintura

Licencias Transporte C. Indirectos

Ingeniería Contingencia


2.4

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES 2.2.4 MÉTODOS RÁPIDOS DE ESTIMACIÓN. 2.2.4.1 Coeficiente de Giro de Circulación Consiste en multiplicar el valor de ventas anuales por un factor que se estima aproximadamente en 1.03. Ver Figura 3 Figura 3.-COSTE DE LA PLANTA POR CAPACIDAD ANUAL Y VENTAS ANUALES POR T.IC. (MM$). Compuesto Acetaldehído Acido acético Acetona Acrilonitrilo Alúmina Sulfato alumínico Amoníaco Nitrato amónico Fosfato amónico Sulfato amónico Benceno Butadieno Butanol Caprolactama Tetracloruro de carbono Ciclohexano Difenilamina Etanol Etanoamina Etilbenceno Etil éter Oxido de etileno Glicerina Peróxido de hidrógeno Isopropanol Anhídrido maleico Metanol Metilisobutil cetona Acido nítrico Paraxileno Fenol Acido fosfórico Polietileno Polipropileno PVC Propileno Estireno Dióxido de titanio Urea Acetato de vinilo Cloruro de vinilo

Q (t/a) 50 20 200 300 100 25 330 300 250 300 260 250 100 45 30 100 10 30 25 20 35 200 35 200 150 50 330 25 200 20 200 20 20 20 200 20 500 50 200 200 500

$ ventas/$TIC 1,8 1,7 3,4 1,4 1,9 1,5 0,63 4,6 2,9 3,7 8,1 2,9 1,4 1,6 1,1 9,0 2,0 0,14 6,1 0,63 5,7 1,0 2,2 2,5 2,5 5,4 0,93 1,8 4;l 0,24 2,1 2,2 0,38 0,32 2,7 1,9 5,0 0,58 2,4 1,9 3,3

$TIC/Q 410 440 140 560 430 130 130 28 28 22 51 140 480 l. 100 420 61 1.250 2.500 360 700 160 700 810 180 240 200 ll 400 46 1.500 280 270 1.800 2.800 370 180 ll 2.800 84 420 320

2.2.4.2 Coeficiente de Inmovilización Unitario Consiste en multiplicar el coeficiente de inmovilizado unitario por la capacidad de fabricación deseada. Ver Figura 3


2.5

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES 2.2.4.3 Método De Williams Está basado en la relación de costes entre dos plantas o equipos de capacidad, potencia o volumen diferente. Sigue la ecuación: Donde: Ca y Cb: Costes de las plantas o equipos respectivamente C a P a n Pa y Pb: Capacidades o parámetros característicos de las = ( ) plantas o equipos respectivamente C b P b n Exp de Williams de tablas generalmente 0.6 Figura 4.- EXPONENTES DE WILLIAMS PARA EQUIPOS Clase de aparato (y parametro funcional) Aspiradores gas (caudal) Bombas (caudal) Cambiadores de calor (superficie de calefacción) Cambiadores de ion (volumen) Colectores de polvo (caudal) Compresores (caudal) Cristalizadores (volumen) Depósitos (volumen) Desintegradores mecánicos (potencia y capacidad de producción) Espesadores (sedimentadores) (superficie libre) Evaporadores (superficie de calefacción) Filtros (superficie de filtración) Hidroextractores y centrífugas (diámetro de cesta) Mezcladoras (volumen y potencia) Secaderos: superficie de carga'(1); Soplantes (caudal) Tamizadoras (superficie de tamizado) Torres (diámetro) Transportadores y elevadores (longitud o distancia)

Exponente 0,87 0,52-0,76 0,6 0,70-0,80 0,84 0,73 0,80-0,85 0,65 0,60-0,72 0,30-0,72 0,50-0,70 0,58-0,66 1 0,35-0,70 0,9 0,30-0,60 0,28-0,80 0,72-1,20 0,47-0,89

Figura 5.EXPONENTES PARA REGLA DE WILLIAMS APLICADA A DIVERSOS PROCESOS Tipo de planta Oxido de etileno Etanol Estireno Butadieno Coquización de petróleo Formaldehído Benceno Acido nítrico Oxígeno Acetileno Metanol Alcohol butílico Alcohol isopropílico Sosa Acido fosfórico Nitrato amónico Urea Acido sulfúrico Amoniaco Etileno

n 0,79 0,6 0,68 0,59 0,58 0,58 0,61 0,56 0,64 0,75 0,83 0,55 0,6 0,35 0,58 0,54 0,59 0,62 0,74 0,58

2.2.5 MÉTODOS DE ESTIMACIÓN BASADOS EN EL COSTE DE EQUIPOS. MÉTODOS FACTORIALES. 2.2.5.1 Método De Lang El coste de la planta es un múltiplo del coste del equipo.

C = F* ∑ Donde: C: Coste de la planta F: Factor de Lang E: Coste de equipos

F = 3.10 plantas de sólidos F = 3.63 plantas mixtas F = 4.74 plantas de fluidos

2.2.5.2 Método De Hand Consiste en aplicar el método de Lang de forma individual a cada aparato: ESTIMACIÓN DE COSTES Y RENTABILIDAD DE EQUIPOS

2.6


C = ∑(

Figura 6.- Factores de Hand

i * E i )

Equipo

Ver factores de Hang en la Figura 6 2.2.5.3 Método De Cran

C = [ ∑(

* F D + I ·F I ]·( 1+ F N

Donde: E: FD: I: FI: FN:

Coste del equipo Factor del coste directo que depende del tipo de equipo y material Coste de instrumento Factor del coste directo para instrumentos. Factor de coste indirecto

Figura 7.- FACTORES DE CRAN Equipo Agitadores acero al carbono Agitadores acero inoxidable Mezcladores Soplantes Calderas Centrífugas, acero al carbono Aerorrefrigerantes, acero al carbono Camb. de calor, carcasa y tubos SS Camb. de calor, carcasa y tubos CS/SS Camb. de calor, carcasa y tubos CS/Al

Factor l,3 1,2 1,3 1,4 1,5 1,3 2,5 1,9 2,1 2,2

Mezclador Soplantes y ventiladores (motor incluido) Centrífugas (proceso) Compresores: Centrífugos, con motor (motor excluido) Con turbina de vapor (turbina incluida) Alternativos, vapor y gas Con motor (motor excluido) Eyectores (unidades de vacío) Hornos (unidades paquete) Cambiadores de calor Instrumentos Motores, electricidad Bombas: Centrífugas con motor (motor excluido) Con turbina de vapor (turbina incluida) De desplazamiento positivo (motor excluido) Reactores- el factor es aprox. equivalente al tipo de equipo Refrigeración (unidad paquete) Tanques: Proceso Almacenamiento Prefabricados y montados en campo Torres (columnas)

Factor 2 2,5 2 2 2 2,3 2,3 2,5 2 4,8 4,1 8,5 7 6,5 5

2,5 4,1 3,5 2 4

2.2.5.4 Método De Chilton El método de Chilton parte del valor del equipo instalado y pondera el valor del resto de costes de la instalación por unos factores medios. Ver Figura 8 Otros métodos factoriales como el de PETERS AND TIMMERHAUS combinan el método de Hand y el de Chilton, pues mantienen la clasificación de Lang de procesos de sólidos, líquidos o mixtos y parten del coste del equipo instalado. Sus resultados se resumen en la tabla de la Figura 9


2.7

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES Figura 8.-FACTORES DE CHILTON Item Concepto Factor Concepto 1 Coste del equipo 1 1 2 Coste del equipo instalado 1,40-2,20 1 3 Tuberías de proceso Tipo de planta: sólidos 0,07-0,10 2 Tipo de planta: sólidos/fluidos 0,10-0,30 2 Tipo de planta: fluidos 0,30-0,60 2 4 Instrumentación Automatización: poca o ninguna 0,02-0,05 2 Automatización: algo 0,05-0,10 2 Automatización: completa 0,10-0,15 2 5 Edificios y preparación del terreno Tipo de planta: existente 0 2 Tipo de planta: externa 0,05-0,20 2 Tipo de planta: mixta 0,20-0,60 2 Tipo de planta: interna 0,60-1,00 2 6 Auxiliares (potencia, vapor, agua) Extensión: ninguna 0 2 Extensión: ampliación pequeña 0,00-0,05 2 Extensión: ampliación grande 0,05-0,25 2 Extensión: nuevas 0,25-1,00 2 7 Líneas exteriores Unidad: integrada 0,00-0,05 2 Unidad: separada 0,05-0,15 2 Unidad: dispersa 0, 15-0,25 2 8 Coste físico total (Suma conceptos 2-7) 9 Ingeniería y construcción Complejidad: simple 0,20-0,35 8 Complejidad: complicada 0,35-0,50 8 10 Contingencia y beneficio del contratista Proceso: completado 0, 10-0,20 Proceso: sujeto a cambios 0,20-0,30 8 Proceso: especulativo 0,30-0,50 8 11 Factor de tamaño Unidad: grande 0,00-0,05 8 Unidad: pequeña 0.05-0,15 8 Unidad: Planta piloto 0,15-0,35 8 12 Coste total planta (Suma conceptos 8-11) Figura 9.- Metodo de PETERS & TIMMERHAUS Item Coste de Equipos Instalación + Tuberías + Instrumentación + Sistema eléctrico + Edificios de proceso Servicios + almacenes + construcción Total coste físico (TCF) Costes de ingeniería + contratista + contingencias Coste total planta


Líquidos CE 1,55 CE

Mixtos

Sólidos

1,30 CE

0,95 CE

0,85 CE 3,40 CE 0,45 TCF 1,45 TCF 4,93 CE

0,90 CE 3,15 CE 0,40 TCF 1,40 TCF 4,41 CE

0,85 CE 2,80 CE 0,35 TCF 1,35 TCF 3,78 CE 2.8


2.2.6 ESCALACIÓN DE COSTES POR FECHA DE EJECUCIÓN. Se utiliza para corregir el precio por motivos de inflación y sigue la ecuación: Se adjuntan, los indices del IPC base 1992 (100) por meses y los índices de Marshall & Swith de costes de equipos. I b Estos indices pueden actualizarse en INTERNET en www.INE.es C b = C a ( y en www.Marshallswith.com I a Figura 10.-INDICE DE PRECIOS AL CONSUMO Indice general nacional. base 1992 Año 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Ene. 8,646 9,285 10,082 10,895 12,423 14,762 16,807 20,542 25,545 29,806 34,804 39,818 45,572 51,761 58,007 63,438 69,308 73,489 76,768 81,680 87,144 93,025 98,576 103,185 108,346 113,074 117,462 120,847 123,215 125,111 128,712 133,413

Feb. 8,613 9,278 10,074 10,912 12,465 14,903 16,997 20,849 25,796 30,037 35,115 40,020 45,927 52,021 58,227 63,898 69,617 73,802 76,978 81,738 87,697 92,895 99,233 103,218 108,385 113,628 117,782 120,765 122,927 125,185 128,894 133,851

Mar. 8,679 9,376 10,172 11,002 12,736 15,000 17,391 21,348 26,127 30,349 35,304 40,817 46,378 52,337 58,696 64,296 69,852 74,231 77,536 82,260 88,018 93,197 99,592 103,581 108,743 114,290 118,200 120,825 122,984 125,737 129,405 134,415

Abr. 8,727 9,475 10,172 11,158 13,015 15,264 17,743 21,736 26,677 30,807 35,645 41,223 46,988 53,056 58,973 64,959 70,022 74,399 77,266 82,481 88,218 93,399 99,485 104,035 109,171 114,896 118,871 120,869 123,289 126,202 129,943 135,113

May. 8,670 9,533 10,222 11,322 13,179 15,452 18,556 21,926 26,944 31,167 35,892 41,415 47,668 53,276 59,292 65,163 70,217 74,307 77,262 82,598 88,211 93,664 99,745 104,322 109,394 114,942 119,281 121,045 123,450 126,198 130,159 135,624

Jun. 8,703 9,573 10,246 11,494 13,236 15,494 18,442 22,539 27,216 31,442 36,449 41,451 48,126 53,588 59,712 65,052 70,862 74,325 77,562 83,048 88,483 93,934 99,726 104,581 109,512 115,051 119,181 121,041 123,530 126,225 130,553 136,081

Jul. 8,867 9,573 10,386 11,617 13,393 15,740 18,556 23,278 27,806 32,121 36,964 42,263 48,744 53,779 60,629 65,422 71,570 75,078 78,586 84,396 89,672 95,100 100,050 104,955 109,941 115,069 119,340 121,263 123,986 126,772 131,346 136,415


Ago. 9,007 9,590 10,493 11,808 13,614 15,987 18,713 24,033 28,291 32,437 37,397 42,778 49,082 54,501 61,050 65,520 71,773 75,045 79,363 84,590 90,065 95,453 100,962 105,583 110,651 115,394 119,678 121,798 124,318 127,312 131,897 136,745

Sep. 9,048 9,704 10,641 12,012 13,828 16,241 19,065 24,368 28,524 32,864 37,795 43,118 49,139 54,937 61,174 66,239 72,516 75,737 80,060 85,485 91,013 96,233 101,795 106,180 110,988 115,848 119,970 122,401 124,410 127,557 132,238 136,726

Oct. 9,138 9,811 10,714 12,202 13,975 16,241 19,329 24,747 28,785 33,305 38,098 43,603 49,631 55,682 61,543 66,580 72,787 76,187 80,150 85,830 91,821 96,838 101,856 106,576 111,229 116,064 120,134 122,356 124,421 127,509 132,576 136,584

Nov. 9,162 9,944 10,731 12,217 14,361 16,347 19,690 24,947 28,911 33,385 38,487 43,981 49,793 56,249 61,859 67,093 72,620 76,012 80,105 85,969 91,729 96,985 101,921 106,755 111,422 116,372 120,141 122,599 124,309 127,714 132,906 136,483

Dic. 9,188 10,074 10,814 12,350 14,558 16,610 19,894 25,144 29,303 33,872 39,025 44,647 50,901 57,122 62,278 67,371 72,930 76,284 80,742 86,304 91,955 97,038 102,227 107,262 111,914 116,748 120,497 122,925 124,653 128,290 133,366 136,978

2.9


Figura 11.- MARSHALL & SWITH EQUIPMENT COST INDEX (l 926 = 100) 2nd Q l st Q 1999 1998 1065,0 1062,7

2nd Q 1998 1061,8

1080,7 1070,3 1063,7 1067,2 991,4 1082,0 1029,9 1127,7 1155,8

1078,8 1067,8 1062 1063,7 989,6 1079,7 1027,8 1126 1153

1075,2 1065,1 1057,4 1062,9 988,7 1078,5 1027,0 1121,8 1150,6

963,3 1102,7 1268,9 1038,3

963,7 1099 1266,2 1037,6

967,2 1098,2 1263,8 1036,8

M & S INDEX Process industries, Process industries, average Cement Chsmical Clay products Glass Paint Paper Petroleum product Rubber Related industries Electrical power Mining, milling Refrigerating Steam Power

Figura 12:-MARSHALL & SWITH ANUAL INDEX 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

813.6 852.0 895.1 915.1 930.6 943.1 964.2 993.4 1027.5 1039.2 1056.8 1061.9

2.2.7 PRECISIÓN Y ERROR EN LA ESTIMACIÓN. El error de una estimación es función del error cometido en las estimaciones parciales y del número de equipos que entran en la estimación. Si utilizamos el método de Lang la progresión de errores sigue la teoría de errores según las formulas:

C = (∑

)* F

2 2 2 δC = δ E + δ F

Se pueden obtener las siguientes conclusiones 1. Para aparatos que aparezcan habitualmente en el diagrama de flujo, como bombas, cambiadores, depósitos, su coste individual no es necesario que sea conocido con mucha precisión. Tampoco son necesarias unas especificaciones muy detalladas. 2. Para aparatos que aparezcan menos frecuentemente, es necesario conocer su coste con mayor exactitud. Las mismas consideraciones se aplican a aparatos construidos en materiales poco comunes. 3. Para aparatos que aparezcan una sola vez, como reactores, etc., es necesario especificar el coste con suficiente exactitud, por lo que es conveniente solicitar oferta de estos equipos a suministradores capacitados para su realización . 2.2.8 COSTES DE INSTALACIÓN. Los costes de instalación pueden valorarse por métodos muy diferentes entre los que destacan: 1. Coste De Mano De Obra 2. Coste De Instalación Por Unidad De Material 3. Coste De Instalación Como Porcentaje Del Coste De Compra 4. Coste De Transporte 5. Coste De Puesta En Marcha


2.10


Figura 13.- RESUMEN COSTE TOTAL DE LOS EQUIPOS INSTALADOS

=

COSTE COMPRA DE EQUIPOS + COSTE DE TRANSPORTE + COSTE DE INSTALACIÓN

INVERSIÓN TOTAL DE CAPITAL

=

CAPITAL FIJO + CAPITAL CIRCULANTE(10 - 20 %)

2.3. ESTIMACIÓN DE LOS COSTES DE PRODUCCIÓN. Los Costes de Producción se desglosan en los siguientes conceptos Figura 14.- Costes de Producción COSTES DE PRODUCCIÓN

COSTE DE OPERACIÓN

=

=

+ +

+

+

+

+

COSTE DE OPERACIÓN + COSTE DE MATERIA PRIMA VALOR DE SUBPRODUCTOS

COSTES FIJOS . Mano de obra directa (MOD) . Mantenimiento . Repuestos CONSUMIBLES . Productos químicos . Catalizadores SERVICIOS . Combustible . Electricidad . Agua COSTES DE STAFF . Servicio técnico . Laboratorios, Control de Calidad . Dirección GASTOS ADMINISTRATIVOS . Impuestos y seguros . Servicios centrales . Patentes y licencias . Relaciones públicas COSTOS DE DISTRIBUCIÓN Y MERCADOTECNIA . Envíos . Recipientes y embalajes . Almacenes . Vendedores, gastos comerciales DEPRECIACIÓN


2.11

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES 2.3.1 VALORACION PORCENTUAL DE LOS COSTES DE PRODUCCIÓN. Se estima con la suma de los costes de produción Variables, más los fijos, más los costes de ventas y de Investigación y desarrollo. COSTE

VALORES TIPICOS

COSTES VARIABLES A 1. Materias Primas Datos del diagrama de proceso 2. Materias Auxiliares 5 % de Gastos de Mantenimiento 3. Servicios (electricidad, vapor, agua,…) Según diagrama de proceso 4. Empaquetado y envío Despreciable COSTES FIJOS B 1. Mantenimiento 5 al 10 % de capital fijo (TIC) 2. Mano de Obra Directa (MOD) Según estimaciones 3. Costes de Laboratorio 20 % MOD 4. Supervisión 20 % MOD 5. Dirección de Planta 50 % MOD 6. Cargas de Capital 15 % de TIC 7. Seguros 1 % de TIC 8. Impuestos Locales 2 % de TIC 9. Royalties 1 % de TIC COSTES DE PRODUCCION DIRECTOS A+B COSTES DE VENTAS + INVESTIGACION Y DESARROLLO 30 % (A+B) = C COSTES TOTALES DE PRODUCCION A + B+ C Los valores porcentuales indicados son una estimación media de la industria. Estos valores son muy variables en función del tamaño de la empresa, características especiales del producto, etc. Por ejemplo un producto intermedio necesario para una industria del mismo grupo, no tendrá gastos de ventas.

2.4. MEDIDAS DE LA RENTABILIDAD. Hay que relacionar el (T.I.C.) Capital total invertido, que se invierte al principio de la instalación con los Costes de Producción, que son una inversión continua y los Beneficios. Hemos de estimar el Retorno de la Inversión y maximizarlo para nuestra instalación. 2.4.1 RELACIONES DE INTERES COMPUESTO. Si estimamos o conocemos: n= Vida de la instalación i= tasa de interés P= Principal (capital en el presente) Podemos estimar:

F = P·( 1+ i )n

1 P = F · (1+i )n

Donde: F= Capital futuro Relacionamos el capital presente conocido el valor en el futuro Si conocemos los pagos anuales (A), el capital futuro (F) será: ESTIMACIÓN DE COSTES Y RENTABILIDAD DE EQUIPOS

2.12


[ ( 1+ i )n - 1 ]

F = A ·

i

Podemos estimar el FACTOR DE RECUPERACION DEL CAPITAL como:

A = P*

i(1+i )n n

(1+i ) - 1

Esta ecuación nos permite conocer el valor anual a considerar de una inversion inicial. 2.4.2 CÁLCULO DE LA RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN. Figura 15.- Calculo de la recuperación de la inversión

Recuperación del terreno

Tiempo de Recuperación

Terreno Inversión depreciable Capital de Trabajo

Beneficio Amortización

Valor de la inversión no amortizado

RECUPERACIÓN SOBRE LA INVERSIÓN ORIGINAL Es la relación entre el beneficio promedio anual y la inversión inicial (TIC). Nos da el porcentaje de recuperación sin tener en cuenta intereses RECUPERACIÓN SOBRE LA INVERSION PROMEDIO Idem pero teniendo en cuenta no solo la inversión inicial, sino la acumulada a través del tiempo. TIEMPO DE RECUPERACIÓN Es el tiempo en que los beneficios acumulados igualan a la inversión inicial. TIEMPO DE RECUPERACIÓN INCLUYENDO INTERESES Mismo concepto pero incluyendo los intereses en la amortización de capital.


2.13

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES 2.4.3 CONCEPTOS SOBRE RECUPERACIÓN DE LA INVERSION VALOR FUTURO (Net Future Worth) NFW. Es el beneficio neto obtenido en el año . Es el equivalente al CASH FLOW NETO VALOR PRESENTE (Net Present Worth) NPW Es el beneficio trasladado al momento de la inversión. Es el equivalente al DISCOUNTED CASH FLOW NPW =

NFW

(1 + i ) n

VALOR PRESENTE ACUMULADO n = t

NPW ACUMULADO =

∑ n =1

NFW

(1 + i ) n

RELACION DE RETORNO DE CAPITAL (Rate of Return) ROR n

∑ NFW ROR =

n =1

C •n

* 100

TASA INTERNA DE RECUPERACION (Discounted Cash Flow Rate of Return) DCFRR Es el valor del interés que cumple la ecuación: n = t

0=∑ i =1

NFW

(1 + r ) n

Es decir es el interés que iguala la amortización acumulada con el capital total invertido a fin de vida.


2.14


2.5. ESTIMACION DETALLADA DE EQUIPOS Para cada equipo existen reglas específicas para realizar la estimación detallada de costes, en este punto se desarrollan reglas para los equipos más comunes que se desarrollarán en los capítulos específicos 2.5.1 TUBERIAS. Ordenados de mejor a peor: a.Cotización de precio detallada. b.Método "N" de Dickson c.Cotización de precio por peso de tipos específicos de tuberías d.Cotización de precio por costo de Junta e.Cotización de precio por unidades de equipos con tuberías f.Cotización de precio por porcentaje del valor del equipo g.Cotización de precio por porcentaje de los costos instalados totales de la planta. Como ejemplos de estimación detallados de costes de tuberías tenemos los costes de tuberías e instalación dados en el Peters & Timmerhaus gráficas de 14.3 a 14.34. Ver Figura 17 Como estimación de precios por unidades de equipos podemos utilizar las gráficas de Cost Estimating Manual de John S. Page. Ver Figura 16 Figura 16. Coste de tuberías por número de equipo. J.S. Page


2.15

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES Figura 17.- Costes de Tuberías, Peters & Timmerhaus.


2.16


2.5.2 BOMBAS. Para determinar el coste de una bomba se emplea una expresión de la forma:

C = C b·

· f m· f t · f p

d

Donde: Cb = f d = f m = f t = f p =

Coste base factor característico por tipo de bomba factor de material de la bomba factor corrector por temperatura factor debido a la presion de aspiración Figura 18.- Costes de bombas (1998)

Figura 19.- Factores Tipo f d Proceso horizontal 1,00 Proceso con doble 1,50 guarnición y fluido intermedio Vertical en línea 0,50 Accionada por turbina 0,80 Química 0,5 a 0,7 Material f m Acero al carbono 1,00 Bronce 1,25 Acero al carbono/ acero 1,50 inoxidable 316 Acero inoxidable 316 1,80 Hastelloy C 2,80 Temperatura (ºC) f t < 150 1,00 150-250 1,15 >250 1,30 Presión de aspiración f p (bar) < 20 0,70 20a40 1,00 40a 70 1,30 Estos precios incluyen el coste del motor Existen otros monogramas en los libros de referencia.


2.17

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES 2.5.3 MOTORES. Coste de motores de baja tensión (3000 rpm) con forma constructiva B (horizontal con portacojinete) en funcion de potencia (CV)(miles de pts/CV) (1991) Figura 20.- Motores

Para otros tipos de motores se aplica factor de correción: f t = 1.05 f t = 1.50 ft = 1.10

para 1500 rpm, 4 polos para 1000 rpm, 6 polos para forma constructiva V (vertical)

Para motores de MEDIA TENSION (potencia > 200 CV) --> PEDIR OFERTA

2.5.4 RECIPIENTES A PRESION. Hay que calcular el peso del recipiente en funcion de Forma y Espesor . El código ASME da la siguiente ecuacion para el espesor: Donde: e = espesor en cm P ′ • De e = +c P' = presión de diseño más la presión de σ • E − 0,6 P ′ columna de líquido en Kg/cm2 De = Diámetro exterior del cilindro en cm s = Tensión máxima admisible del material a la temperatura de proyecto en Kg/cm 2. E = Eficiencia de soldadura c = Sobreespesor de corrosión en cm El peso se obtiene con la ecuación simplificada:

W = 7,85·π ·De·e( L + De Donde: W= e= De = L =

Peso en Kg espesor en mm Diámetro externo en metros Altura o longitud total en metros

A este peso hay que añadirle el de los soportes y conexiones (Ver tabla) El coste total se obtiene en función del coste unitario ( Cu), el peso (W) y el factor debido al material (f m).

C = C u·W · f m


2.18


Figura 21.- Vasijas y columnas Figura 22 .- Corrección por material MATERIAL ASTM AISI SA 2SS C SA203 Ay D SA 357 SA 240 304 SA 240 340 L SA 240 310 S SA 240 316 SA 240 316 L SA 240 316 (Ti) SA 240 321 SA 240 347 SA 240 410

fm 1 1,3 2 2,8 3 3,8 2,9 3,3 3,1 2,7 2,9 2,4

Figura 23.- ESPESORES MÍNIMOS Diámetro exterior (mm)

Acero carbono y baja aleación

0-350 351-650 651-1.000 1.001-1.400 1.401-1.950 1.951-2.550 2.551-3.250 3.251-4.000 4.001-4.800 4.801-5.750 5.751-6.750 6.751-7.850 7.851-9.000

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Acero inoxi- Aluminio dable

2 3 3 4 5 5 6 7 7 8 9 10 10

4 5 7 8 9 10 12 13 14 16 17 19 20

Estas tablas están dadas en pesetas de 1991. Podemos utilizar las tablas de costes del COULSON que incluimos a continuación:


2.19


Figura 24.- Vasijas Verticales a presión. Libras 1992

Figura 25.-Vasijas horizontales a presión. Libras 1992

2.5.5 COLUMNAS DE CONTACTO. Las columnas se calculan como el recipiente a presión del que están formadas mas el coste de los platos o rellenos según corresponda. Se utilizan además de la Figura 24 las siguientes: Figura 26.- Coste de los platos

Figura 27.- Cost of column packing (mid 1992) Cost pounds/m Size, mm 25 38 Saddles, stoneware 720 530 Pall rings, polypropylene 560 340 Pall rings, stainless steel 1270 740


50 500 210 710

2.20

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES 2.5.6 INTERCAMBIADORES DE CALOR. Podemos estimar el coste de un intercambiador de calor por métodos muy diversos, todos dependen del area de intercambio y tipo de intercambiador. Siendo más precisa la estimación cuanto más datos de la construcción del intercambiador utilicemos. Así Utilizando la fuente del COULSON tenemos: Figura 28 .- Coste de un intercambiador de calor (Coulson)

Podemos mejorar la estimación del siguiente modo. El coste de un intercambiador de calor se determina a partir de la superficie calculada de intercambio, según gráfica que relaciona miles de pts/m 2 vs superficie en m2.. El coste total se obtiene según:

C = C b· f d· f

· · f m· f t· f np· f p

ϕ f l


2.21

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES Donde: Cb = Coste base f d = factor característico por tipo de intercambiador f m = factor de material f t = factor corrector por temperatura f p = factor debido a la presion entre carcasa y tubos f ℘ = factor correctivo del diametro de tubo y de paso f np = factor debido al número de paso de los tubos Obtenemos el coste base de la siguiente gráfica (en pts de 1991) Figura 30.- Coste base Cambiador de calor (pts 1991)

Diametro (mm) 19,2 19,2 19,2 25,4 25,4

Figura 29.- Factores I. C. (1) Tipo AES AEM AEU AKT BES BEM BEU BKT Thermosiphon Numero de pasos 2 4 6 8 12 Longitud (m) 2,4 3,7 4,9 6,1 7,3 Temperatura ( C) t < '350 350 < t < 550

Figura 31.- Factores I.C. (2) Presion (bar) 50m < 10 1,00 Paso (in) ff Cuadrado: l 1,00 10-20 1,03 Triangular: I 5/16 0,95 20-30 1,15 Triangular: I 0,97 30-40 1,28 Cuadrado: I I/4 1,07 40-65 1,67 Triangular: I I/4 0,97 65-85 1,80 85-130 2,35 130-180 3,00

fp 100m 1,00 1,08 1,20 1,35 1,75 1,90 2,45 3,15

f d 1,00 0,87 0,85 1,20 0,92 0,80 0,75 1,10 1,35 f np 1,00 1,02 1,04 1,06 1,08 f l 1,35 1,13 1,00 0,92 0,90 f t 1,00 1,08

500m 1,00 1,18 1,32 1,50 1,93 2,10 2,70 3,45

Figura 32.- Factores I.C. (3) f m: Material Carcasa/ Mat Tubo Superficie AC/AC AC/Cu AC/Mo AC/304 304/304 AC/316 AC/ Monel/ AC/ Ti (m2) Monel Monel < 10 1 1,05 1,4 1,55 2,3 1,95 2,8 4,5 4,7 10-50 1 1,1 1,55 1,75 2,55 2,15 3,05 4,8 5,8 50-100 1 1,15 1,75 2,15 2,9 2,55 3,55 5,3 7,3 100-500 1 1,3 2,05 2,6 3,4 3 4,35 6,1 9,4 500- l.000 1 1,5 2,35 3,2 4,15 3,65 5,25 7,1 12


Ti/Ti 11 12,2 13,9 16,3 19,1

2.22

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES Figura 33.- Tipos de intercambiadores de Calor (TEMA)


2.23

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES 2.5.7 EQUIPOS VARIOS Equipment

Purchase cost of miscellaneous equipment, Size unit, S Size range Constant C,X

Index n

Comment

Agitators

Propeller Turbine

driver power, kW

5-75

1000 3200

0.5 0.5

complete unit

kg/h steam

5-50 x 103

30 50

0.8 0.8

oil or gas fired

dia, m

0.5 – 1.0

30000 30000

1.3 1.0

driver power, kW

20-500

500

0.8

700

0.8

Boilers

Packaged up to 10 bar Pack. 10 to 60 bar Centrifuges

Horizontal basket Vertical basket Compressors

Centrifugal Reciprocating

electric, max. Press 50 bar

Conveyors

Belt 0.5 m wide Belt 1.0 m wide

length, m

2-40

1000 1500

0.75 0.75

t/Il kg/h

20-200

2000 1750

0.85 0.35

area, m2

5 -.30 2 - 10

6000 4000

0.45 0.35

carbon steel

area, m2

10-000

6000 11000

0.53 0.52

carbon steel

area, m2

5 -50 1-10

2300 9000

0.60 0.60

cast iron carbon steel

103 - 104 103 - 105

190 290

0.77 0.77

carbon steel x2.0 for ss

3 - 30

8000 16000

0.40 0.45

carbon steel glass lined

1 – 50 10-100

1250 1500

0.60 0.60

atmos. press carbon steel

50-8000 50-8000

1500 1200

0.55 0.55

x2.5 for stainless

Crushers

Cone Pulverisers Dryers

Rotary Pan Evaporators

Vertical tube Falling film Filters

Plate and frame Vacuum drum Furnaces Process cylindrical box Reactors

Jacketed agitated Tanks

Process vertical horizontal Storage floating roof cone roof

heat abs, kW

capacity, m3 capacity, m3


2.24


2.6. EJEMPLOS Y PROBLEMAS 2.6.1.

Se desea estimar el coste de un intercambiador de calor de acero al carbono, del tipo carcasa y tubo con fondo flotante, con 150 psig de presión de diseño y un área de transmisión de calor de 3500 sqft. a.Si el precio de un intercambiador similar de 1000 sqft de área de transmisión es de 14.400$ . Estimar el precio de este equipo. b.Si el intercambiador es de tubos de acero inoxidable y se desea una presión de trabajo de 300 psig estimar el coste. c.Si el precio dado corresponde a 1987, ¿cuál será el precio actual?

2.6.2.

Estimar el coste de instalación de una tubería de 6 “ de diámetro de 100 m de largo con tapas soldadas en los extremos. a.Si la tubería se suministra en piezas de 20 pies. bCalcularlo si tenemos un coste de instalación de 1200 pts/m.

2.6.3.

Calcular el coste total de una bomba centrífuga si el coste de instalación es del 35 %. Las características de la bomba son: 1.Bomba para solución salina de densidad 1.5 g/cc. de 15 m3 /hora. Elevando el producto a 12 m. 2.La bomba es de acero inoxidable 316 y tiene una presión de aspiración de 30 bares.

2.6.4.

Una torre de destilación tiene un coste instalado de 150.000 $. a.Estimar el coste anual si la vida útil se estima en 11 años. b.Ajustar el coste anual si se vende al fin de vida por 10.000 $

2.6.5.

Se ha realizado el trabajo preliminar de diseño de un proceso para recuperar un producto valioso de un efluente gaseoso. El gas será lavado con un disolvente en una torre empaquetada, el producto recuperado y el disolvente se separan por destilación y el disolvente enfriado y reciclado. Los equipos principales de la instalación de detallan seguidamente: Columna de Absorción : diámetro 1 m, altura de vasija 15 m , altura de empaquetado 12 1.m, Empaquetado de silla cerámica de 38 mm, vasija de acero al carbono, presión de diseño 5 bar. Columna de recuperación : diámetro 1 m , altura de vasija 20 m, 35 platos, vasija y platos 2.de acero inoxidable, presión de operación 1 bar. 2 Intercambiador de calor : tipo: convección forzada, tubos fijos, área 18,6 m , carcasa de 3.acero al carbono y tubos de acero inoxidable, presión de trabajo 1 bar. 2 Condensador: Tubos fijos de 25.3 m de área carcasa y tubos de acero al carbono, 4.presión de operación 1 bar. 2 Refrigerador de disolvente : tubos en U, área 10.1 m , tubos y carcasa de acero 5.inoxidable, presión de trabajo 5 bares. 3 Depósitos de almacenamiento de producto y disolvente: cilíndricos de 35 m , acero 6.inoxidable Requisitos estimados de servicios. Vapor 200 kg/h Agua de refrigeración. 5000 kg/h Potencia eléctrica 100 kWh/d (360 MJ/d) Perdidas estimadas de disolvente: 10 kg/d . Precio 400 UKL/t Carga de la planta 95 % Estimar las necesidades de inversión de capital para este proyecto y los costes anuales de operación. (fecha 1992)

2.6.6.

Una planta produce 10.000 t /a de un producto. el rendimiento total es el 70 % (kg de producto por kg de materia prima). El coste de la materia prima es de 2000 pts/t y el precio de venta 7000


2.25

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES pts/t. Se estima que una modificación del proceso puede aumentar el rendimiento al 75 % con una inversión inicial de 7.000.000 pts y sin costes adicionales de operación. Es rentable la inversión. (interés anual 10 %). 2.6.7.

Se pretende construir una planta para producir un nuevo producto. La inversión inicial requerida es de 2500 M pts y el plan de inversión el siguiente: año 1 200. M pts (coste de diseño) año 2 1000. M pts (coste de construcción) año 3 1000. M pts (coste de construcción) año 4 300. M pts (capital de trabajo) La planta entrará en operación el año 4. Los costes fijos de operación son: 80 M pts por año hasta el año 9 100 M pts por año desde el año 9 al 13 110 M pts por año a partir del año 13 los costes variables de operación son: 2000 pts por tonelada hasta el año 13 2500 pts por tonelada a partir del año 13 El volumen de ventas previsto, el precio de venta, y el precio de las materias primas es de: Año 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Volumen de ventas (1000 t) 100 105 110 120 130 140 150 165 180 200 180 160 150 Precio de venta (1000 pts/t) 30 30 30 30 30 30 28 26 26 25 24 20 18 Precio materia prima (1000 pts/t) 18 18 18 18 18 18 16 14 14 13 12 12 11 Suponiendo una tasa de interés fija para todo el periodo del 8 % calcular: a.El cash flow por año. b.El valor futuro del proyecto c.El valor presente d.El tiempo de retorno de la inversión.


2.26


2.7. CUESTIONES Y PROBLEMAS DE EXAMENES 2.7.1 EXAMEN 29-01-97 Disponemos del estudio económico de una planta química que tiene los siguientes datos: Capital total invertido: 600 M pts Mano de obra directa 60 M pts Costes de materias primas/año 300 M pts Costes de servicios (electricidad,... ) 40 M pts Valor Producto/año 1000 M pts Interés bancario 7% C01.-

Determinar los costes totales de producción: A 288 M pts C 631 M pts

B D

820 M pts 400 M pts

C02.-

Cual será la tasa interna de recuperación con 10 años de vida, considerando constante el valor de los gastos totales de producción y precio del producto durante los diez años. A 27,3 % B 41,2 % C 14,7 % D otro.

C14.-

Estimar el precio en 1991 del siguiente intercambiador de calor de casco y tubo. Tipo AKT de 100 m2 con tubos en dos pasos de 25,4 mm, configuración triangular con 1-1/4 in de paso y 4.9 m de largo, con una presión de 25 bar, y temperaturas inferiores a 550 ºF, con carcasa de acero al carbono y tubos de Titanio. A 300.000 $ B 45.000.000 pts C 25.000.000 pts D 35.000.000 pts

2.7.2 EXAMEN 03-09-97 C01.- Disponemos del estudio económico de una planta química que tiene los siguientes datos: Capital total invertido: 600 M pts Mano de obra directa 60 M pts Costes de materias primas/año 300 M pts Costes de servicios, electricidad,. 40 M pts Valor Producto/año 1000 M pt Interés bancario 7% Si suponemos un periodo de amortización de 10 años, ¿qué capital tendremos que amortizar al año?. A 60 M pts B 85,4 M pts C 74,2 M pts D 97,6 M pts C10.-

Estimar el precio en 1992 de una columna de absorción con las siguientes características: • Diámetro =2 m • Altura de vasija 15 m • Altura de empaquetado 12 m • Empaquetado tipo silla cerámica de 38 mm • Material: Acero inoxidable • Presión de diseño: 25 bar A 50.000 libras B 75.000 libras C 100.000 libras D 200.000 libras

2.7.3 EXAMEN 03-02-98 Disponemos del estudio económico de una planta química que tiene los siguientes datos: Capital total invertido: 2500 M pts Valor Mano de obra directa 250 M pts Costes de materias primas/año 1500 M pts Costes de servicios (electricidad,... ) 40 M pts Valor Producto/año 3500 M pts Interés bancario 8% Valor de la planta a fin de vida 800 M pts Beneficios/año 800 M pts


2.27

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES C01.-

Determinar los gastos de amortización de la planta si la vida estimada es de 10 años y el interes constante. : A 317.3 M pts B 250 M pts C 253.3 M pts D 372.6 M pts

C06.-

Estimar el precio en 1991 de una columna de relleno de 3 pies de diámetro y 20 pies de altura con una altura de 16 pies de relleno tipo silla intalox de gres de 1 in . La carcasa es de acero inoxidable. A 85000 $ B 25000 $ C 55000 $ D 105000 $

2.7.4 EXAMEN 04-09-98 C01.- Estimar el coste de una columna de destilación con un diámetro de columna de 2 m, una altura de 20 m con 20 platos de tipo buble cup, construida toda ella en acero inoxidable AISI 304 y con presión de diseño de 2 bar. A 110.000 libras B 76.000 libras ± 10 % C D 35.734.500 pts 35 Millones pts ± 30 % P01.-

Calcular Los Gastos Totales de Producción (GTP), el Beneficio Industrial Bruto (BIB) y el tiempo en que se amortizaría la inversión inicial de una planta para la fabricación de un producto que se utiliza como producto intermedio de una industria de química fina de la misma propiedad y que absorbe toda la producción de la planta. La planta tiene los siguientes datos. Capital total invertido: 12000 M pts Mano de obra directa 600 M pts Costes de materias primas/año 10000 M pts Costes de servicios 300 M pts (electricidad,... ) Valor Producto/año 20000 M pts Interés aplicable 10 % Inversiones futuras 10 % BIB Dividendos de accionistas 20 % BIB Impuestos 30 % BIB

2.7.5 EXAMEN 28-11-98 C01.- Disponemos del estudio económico de una planta química que tiene los siguientes datos: Capital total invertido: 1600 M pts Costes totales de producción 820 M pts Costes de materias primas/año 300 M pts Costes de servicios (electricidad,... ) 40 M pts Valor Producto/año 1400 M pts Interés bancario 6% Cual será la tasa interna de recuperación con 10 años de vida, considerando constante el valor de los gastos totales de producción y precio del producto durante los diez años. A 11,7 % B 34.3% C 8,1 % D 68.4 % C06.-

Estimar el precio en 1991 de una columna de relleno de 3 pies de diámetro y 20 pies de altura con una altura de 16 pies de relleno tipo silla intalox de gres de 1 in . La carcasa es de acero inoxidable. A 85000 $ B 25000 $ C 55000 $ D 105000 $

P01.-

ESTUDIO PRELIMINAR Calcular los Gastos Totales de Producción (GTP), el Beneficio Industrial Bruto (BIB) y el tiempo en que se amortizaría la inversión inicial de una planta para la fabricación de un producto que se utiliza como producto intermedio de una industria de química fina de la misma propiedad y que absorbe toda la producción de la planta. La planta tiene los siguientes datos. Capital total invertido: 12000 M pts Mano de obra directa 600 M pts Costes de materias primas/año 10000 M pts Costes de servicios 300 M pts (electricidad,... ) Valor Producto/año 20000 M pts Interés aplicable 10 %


2.28

DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES Inversiones futuras Impuestos

10 % BIB 30 % BIB

Dividendos de accionistas

20 % BIB

2.7.6 EXAMEN 05-02-99 C06.-

Estimar el coste de un intercambiador de calor con las características indicadas en la tabla siguiente Configuración BES 25 192 Area de intercambio 140 m2. Presión de diseño lado tubo : 20 bar Presión de diseño lado casco : 10 bar Dos pasos en tubos de acero inoxidable 304 de ¾ in 14 BWG con configuración triangular equilátera a 1 in de separación. Casco, canal cabezales y soportes de tubos de acero al carbono. 80000$ de 1991 +/- 10% 11 millones pts +/- 30 %

P01.-

5000000 pts 8419000 pts de 1991

Cálculo de amortización Disponemos del estudio económico de una planta química que tiene los siguientes datos: Capital total invertido: Costes de materias primas/año Valor Producto/año

2500 M pts Costes totales de producción 500 M pts Valor a fin de vida 1400 M pts Interés bancario

700 M pts 1200 M pts 6%

En cuanto tiempo se puede amortizar la instalación, considerando constantes los datos aportados durante todo el periodo y desviando a amortización un 50 % de los beneficios totales. 2.7.7 EXAMEN 04-09-99 C01.- Cálculo del precio de un equipo. (7%) Estimar el coste en modo estudio para 1998 de una caldera de vapor de agua con una potencia de 50 106 kJ/hr, Si esta consiste en una caja tipo cabina de 2x4x4 m. Con tubos de 6 pulgadas Sch 80 en acero al carbono y un flujo de calor radiante de 10000 Btu/hr ft 2. A C

43 millones pts 100 millones pts ± 10%

B D


700.000 $ ± 30 % 725.320 $

2.29

Factores de Williams

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