Preparación y Evaluación de Proyectos 1.
INTRODUCCIÓN
El principal objetivo de este estudio es el evaluar la posibilidad y el impacto de la construcción de una planta de producción de amoniaco a partir del gas natural.Tal medida puede constituir una parte importante para desarrollar una estrategia de fertilizantes que abarque la seguridad alimentaria y la competitividad internacional del sector agrícola. Por tal motivo, se realizará un estudio de mercado que nos permita determinar la demanda de fertilizantes, la demanda insatisfecha, consumo aparente, evaluación de la elasticidad del precio de fertilizantes en el país y realizar una proyección para los próximos 15 años. En el presente proyecto, se diseñará una planta para la obtención de amoniaco a partir de gas natural que es materia prima principal para producir fertilizantes nitrogenados. Dicha planta debe tener una capacidad mínima suficiente para satisfacer la demanda nacional en los próximos 15 años. La tecnología utilizada en el diseño será la de Haldor Topsoe, por ser la que se adapta mejor a las características del gas natural boliviano, además de tener representación en Sudamérica.
2.
ANTECEDENTES
Un estudio anterior realizado por la Organización de las Naciones Unidas para la agricultura y la alimentación (1999) estimó la demanda y oferta de fertilizantes minerales en Bolivia. La demanda nacional de fertilizantes minerales en 1996 fue estimada en 27 000 tm, si bien las estadísticas oficiales nacionales indican 14 000 tm. De las 135 000 hectáreas cultivadas con papa en el país, casi todas reciben fertilización mineral en una proporción de 2 a 5 bolsas/ha, a menudo en combinación con estiércol; alrededor del 82% del consumo anual de fertilizantes, o sea cerca de 22000 tm se utilizan en este cultivo. El sector hortícola también utiliza una cantidad importante de fertilizantes, aunque en menor proporción que la papa. Los tomates, los viñedos, el maíz para choclo, las cebollas y el ajo, reciben fertilización mineral en más Página 1
Preparación y Evaluación de Proyectos del 30% de su superficie cultivada, totalizando 2 000 tm. En los cereales el consumo es muy bajo y de un total de aproximadamente 600 000 hectáreas de arroz, trigo, maíz y cebada, solamente 30 000 hectáreas reciben fertilización mineral con una dosis muy baja (una bolsa/ha), totalizando 1 600 tm. El uso de fertilizantes ha sido recientemente introducido en la caña de azúcar en cerca del 10% de la superficie sembrada. En el caso del café –23 500 hectáreas- el uso de fertilizantes se limitó a tres plantaciones que cubren 120 hectáreas. En el contexto latinoamericano, Bolivia es el país que aplica menos cantidad de nutrientes por hectárea; con solo 9 kg/ha está lejos de países agro-exportadores como Chile, Colombia, Uruguay y Venezuela que consumen más de 100 kg/ha; Brasil, Ecuador y México están alrededor de 60 kg/ha y Argentina y Perú actualmente consumen 30 kg/ha aproximadamente, si bien Argentina muestra en los últimos cinco años un incremento importante en su consumo. Es probable que esta tendencia se mantenga, ya que estos dos últimos países están enfatizando la producción del sector agropecuario. Bolivia, sin embargo está quedando rezagada respecto a la aplicación de fertilizantes ya que se aplican, casi exclusivamente, a los cultivos de papa y hortalizas.
3.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
A continuación se identificará el problema a solucionar, las causas que lo provocan y los efectos que se tendrán en su solución. 3.1.
Identificación del Problema
A pesar de que Bolivia es un país productor de gas natural, principal materia prima para obtención de fertilizantes, importa este producto de los países vecinos, ocasionando un elevado precio en el mercado nacional. 3.2.
Formulación del Problema
¿Se podrá diseñar una planta de obtención de amoniaco a partir de gas natural, que satisfaga la demanda de fertilizantes y disminuya la importación?
Página 2
Preparación y Evaluación de Proyectos 3.3.
Análisis Causa - Efecto TÉCNICO
ECONOMIA
Falta de plantas Presupuesto
Falta de materia prima NH 3 para producir fertilizantes NECESIDAD DE FERTILIZANTES EN BOLIVIA Baja producción de fertilizantes naturales
Alta demanda de fertilizantes por el área agroindustrial
Demanda de empleos SOCIAL
Figura 3.3.1. Espina de pescado ISHIKAWA
Disminución de producción agricola
Alto costo de importaciones
Alto costo de productos agricolas
Poca exportación
NECESIDAD DE FERTILIZANTES EN BOLIVIA
ECONOMIA SOCIAL
TÉCNICO
Baja producción de fertilizantes naturales Presupuesto
Falta de plantas Demanda de empleos Alta demanda de fertilizantes por el área agroindustrial
Falta de materia prima NH 3 para producir fertilizantes
Figura 3.3.2. Árbol de problema Fuente: Elaboración propia
Página 3
Preparación y Evaluación de Proyectos
4.
OBJETIVOS Y ACCIONES
En este punto se redactará el objetivo general, los objetivos específicos y las acciones que en conjunto nos llevan a la solución del problema. 4.1.
Objetivo General
Diseñar una planta de obtención de amoniaco a partir de gas natural, que satisfaga la demanda de fertilizantes. 4.2.
Objetivos Específicos y Acciones de la Investigación
•
Analizar el mercado de fertilizantes en Bolivia.
•
Evaluar el mercado de fertilizantes en Bolivia.
•
Determinar la capacidad y localización de la planta de amoniaco.
•
Establecer variables de operación de la planta de amoniaco.
•
Determinar las características del gas natural de insumo.
•
Elaborar la viabilidad técnica y económica en base a los resultados obtenidos en la simulación en Aspen Hysys.
Página 4
Preparación y Evaluación de Proyectos Cuadro 4.2.1. Objetivos Específicos y Acciones OBJETIVOS ESPECÍFICOS •
ACCIONES
Analizar y evaluar el mercado de fertilizantes en Bolivia.
•
Determinar
•
Establecer
la
capacidad
♦ Obtener datos estadísticos que nos permiten calcular la demanda, oferta y consumo aparente.
y
♦ Determinar la demanda de gas y evaluar localización de la planta de condiciones geográficas que exige la planta. amoniaco.
operación
variables de
la
planta
amoniaco.
de ♦ Evaluar los diferentes de obtención de amoniaco condiciones de operación
procesos de y determinar
•
Determinar las características ♦ Recabar datos de la cromatografía de gas natural de insumo del gas natural de insumo.
•
Elaborar la viabilidad técnica y económica resultados
en
base
a
obtenidos
los en ♦ Simular la planta mediante Aspen Hysys.
simulación en Aspen Hysys.
Fuente: Elaboración propia en base a objetivos específicos
5.
JUSTIFICACIÓN
Con objeto de avalar la importancia de esta investigación, se expondrá a continuación la justificación técnica y económica.
Página 5
Preparación y Evaluación de Proyectos 5.1.
Justificación Técnica
La tecnología utilizada en el diseño será la de HaldorTopsoe, por ser la que se adapta mejor a las características del gas natural boliviano, además de tener representación en Sudamérica 5.2.
Justificación Económica
•
Disminución de precios de fertilizantes en el mercado interno boliviano.
•
Dar un valor agregado a cada fracción del GN, ya que para la obtención del amoniaco se requiere solo la fracción de metano del GN, asi se puede utilizar el restante de las fracciones como el etano, propano, etc, en otros procesos.
5.3.
•
Justificación social
Con la implementación de este proyecto se genera empleos y beneficios sociales para las comunidades vecinas a su localización.
•
Mayor producción agrícola y disminución de los precios finales de los productos agrícolas.
6.
ALCANCE
6.1.
Alcance Temático
ÁREA DE INVESTIGACIÓN: Industrialización del Gas natural. TEMA ESPECÍFICO: “Diseño de una planta de amoniaco a partir de Gas Natural”. 6.2.
Alcance Temporal
El presente proyecto de grado será realizado durante la gestión 1/2011. Página 6
Preparación y Evaluación de Proyectos 6.3.
Alcance Institucional
El trabajo de grado está dirigido a la Universidad Del Valle, como proyecto final para la asignatura de preparación y evaluación de proyectos.
7.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
Página 7
Preparación y Evaluación de Proyectos
Cuadro 7. Contenido de la Fundamentación Teórica FUNDAMENTACIÓN OBJETIVOS ESPECÍFICOS ACCIONES TEORICA el ♦ Obtener datos estadísticos que nos Estudios de mercados, mercado de fertilizantes permiten calcular la demanda, oferta y Estadística, consumo aparente. Economía. en Bolivia.
•
Analizar
•
Determinar la capacidad y ♦ Determinar la demanda de gas y localización de la planta evaluar condiciones geográficas que exige la planta. de amoniaco.
•
Establecer
•
Determinar
y
evaluar
variables
de ♦ Evaluar los diferentes procesos de Operaciones operación de la planta de obtención de amoniaco y determinar Unitarias condiciones de operación amoniaco. las
características
del
♦ Recabar datos de la cromatografía gas de gas natural de insumo
natural de insumo. •
Operaciones Unitarias, Geografía.
Elaborar
la
Operaciones Unitarias, Ingeniería del Gas Natural.
viabilidad
técnica y económica en resultados ♦ Simular la planta mediante Aspen Fundamentos de Aspen HYSYS, obtenidos en simulación Hysys. Economía. en Aspen Hysys. base
a
los
Fuente: Elaboración propia en base a objetivos específicos y acciones 7.1
Preparación y Evaluación del Proyecto
7.1.1 Elementos técnico económicos. •
Objetivo.- Diseñar una planta de obtención de amoniaco a partir de gas natural, que satisfaga la demanda de fertilizantes. Página 8
Preparación y Evaluación de Proyectos •
Plazo.- La duración de este proyecto está comprendida en un semestre escolar.
•
Presupuesto.- El presente proyecto no tiene como objetivo elaborar un presupuesto riguroso para todas las etapas del proyecto.
7.1.2 Tipología y clasificación del proyecto. •
Por sector económico lo clasificamos como un proyecto de infraestructura económica.
•
Por objeto de clasifica por ser un proyecto estratégico ya que define líneas de acción para enfrentar la necesidad de fertilizantes y solucionarla de manera proactiva.
•
Por dependencia es un proyecto independiente.
•
Por servicio: no se encuentra en este tipo de clasificación
•
Por tipo de evaluación económica el proyecto es de tipo económico social porque hace un análisis social de como la producción de fertilizantes mejorara la producción agrícola.
•
7.2
Por el tipo de evaluación temporal el proyecto se caracteriza por ser ex-ante.
Fases, Etapas, Estudios y Evaluaciones del Proyecto
A continuación se elabora una tabla que clasifique el proyecto en su fase, etapa, estudio y evaluación, siendo los recuadros resaltados los que corresponden a este proyecto.
Cuadro 7.2. Fases, Etapas, Estudios y Evaluaciones del Proyecto
FASES
ETAPAS
ESTUDIOS
EVALUACION
Definición
Pre-inversión
Perfil
Ex-ante Página 9
Preparación y Evaluación de Proyectos Concepción
Pre factibilidad
Construcción
Diseño final
Inversión
Puesta en marcha Operación y cesión
Sobre la marcha
Operación
Ex-post
Fuente: Elaboración Propia
7.3. Estudio de Mercado La planificación y la metodología para el análisis y el estudio del mercado se pueden representar en el siguiente diagrama de red:
DEFINICION
ANALISIS DE
DEL
LA OFERTA BALANCE
PRODUCTO
IDENTIFICACION DEL CONSUMIDOR
DEFINICION
OFERTA -DEMANDA ANALISIS DE LA DEMANDA COMERCIA-
DEL MERCADO
LIZACION ANALISIS DEL PRECIO
Figura 7.3. Estudio de Mercado
7.3.1. Definición del Producto El producto que se va a comercializar es el amoniaco y a continuación se realiza su definición: Por
su
vida
de
No perecible
almacenamiento Intermedio/consumo final
intermedio
Bien de conveniencia
Cuadro 7.3.1. Definición del Producto Fuente: Elaboración Propia
7.3.2. Definición del Mercado Página 10
Preparación y Evaluación de Proyectos Tipo de Mercado/Sujeto
Vendedores (oferta)
Compradores (demanda)
Monopolio
Único
Muchos
Oligopolio
Pocos
Muchos
Monopsonio
Muchos
Único
Oligopsonio
Muchos
Pocos
Cuadro 7.3.2. Definición del Mercado Fuente: Elaboración Propia
Si se llega a concretizar este proyecto daría origen a un mercado tipo monopolio ya que la oferta temporalmente estaría en las manos de un único ofertante, mientras que la demanda proviene de una multitud. 7.3.3. Definición del Consumidor El principal consumidor de fertilizantes en Bolivia es el sector agricultor, por su alta demanda para el cultivo de sus productos para así abastecer la demanda del mercado interno y externo. 7.3.4. Análisis de la Demanda El análisis de Demanda de Bolivia en toneladas métricas, se realizara mediante los datos proporcionados por la Organizacion de Agricultura y Alimentos FAO (Food and Agriculture Organization), los cuales se muestran a continuación en la Tabla 7.3.4.1.
Página 11
Preparación y Evaluación de Proyectos
Figura 7.3.4.1. Demanda de Fertilizantes en Bolivia [Toneladas Métricas]
1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974
2900 1800 2912 1545 4100 4967 5299 6000
1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982
3200 2900 3614 4640 3255 2968 6918 2700
1983 8387 1984 5147 1985 5800 1986 6700 1987 6531 1988 4508 1989 10234 1990 5162
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
7752 13737 10155 10796 6769 9059 12555 5054
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
1940 7503 11529 13342 12916 18120 24621 15464
Tabla 7.3.4.1. Demanda de Fertilizantes en Bolivia [Toneladas Métricas] Fuente: Food and AgricultureOrganization
Página 12
Preparación y Evaluación de Proyectos Para la proyección de la demanda se tomaron únicamente los datos de los años 1995 en adelante, los cuales pueden verse en la siguiente tabla.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
AÑO
DEMANDA (Ton Métricas)
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
6769 9059 12555 5054 1940 7503 11529 13342 12916 18120 24621
Tabla 7.3.4.2. Demanda de Fertilizantes 95-05 [Ton métricas] Fuente: Food and Agriculture Organization
Para proyectar la demanda en un plazo de 24 años se analizaron las ecuaciones que a continuación se detallaran. a b R2
LINEAL 2886,98 1388,65 0,55317
a b R2
LOGARÍTMICO a b R2
3593,6696 4792.3819 0,319662
a b R2
EXPONENCIAL 4612,51 1.1258 0,32587 ASINTÓTICA CRECIENTE 13739.936 9182.92 0,154106
POTENCIAL a 5078,1345 b 0,386514 2 R 0,174903 GOMPERTZ a b R2
9,33407 0,678913 0,0708
Tabla 7.3.4.3. Análisis de las Ecuaciones Fuente: Elaboración Propia
Realizando un análisis de los diferentes valores del coeficiente de determinación (R 2) se pudo determinar que las funciones matemáticas clásicas no se ajustan a los datos, Página 13
Preparación y Evaluación de Proyectos por tanto se consideró una función matemática Polinómica de Cuarto Grado, que es la que se ajusta mejor a los datos.
Figura 7.3.4.2. Curva Polinómica Fuente: Elaboración Propia
7.3.4.1. Cálculo del BIAS # AÑO
AÑO
CONSUMO (Ton Métricas)
DEMANDA AJUSTADA
ERROR ABSOLUTO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
6769 9059 12555 5054 1940 7503 11529 13342 12916 18120 24621
8.514 7.982 7.462 7.126 7.149 7.701 8.958 11.090 14.273 18.677 24.477
-1.745 1.077 5.093 -2.072 -5.209 -198 2.571 2.252 -1.357 -557 144
Tabla 7.3.4.4. Demanda Ajustada y Error Absoluto Fuente: Elaboración Propia
Página 14
Preparación y Evaluación de Proyectos 7.3.4.2. Error Estándar de Estimación.
7.3.4.3. Proyecciones.
# AÑO
AÑO
DEMANDA # AÑO
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
31.844 40.953 51.976 65.086 80.455 98.257 118.665 141.851 167.989 197.251 229.811 265.841
24
2018
305.513
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
AÑO
DEMANDA
2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030
349.003 396.481 448.120 504.095 564.578 629.741 699.758 774.801 855.044 940659 1031820 1128698
Tabla 7.3.4.5. Proyección de la Demanda hasta el año 2030 Fuente: Elaboración Propia
Página 15
