UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULT FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍ A DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA DISEÑO DE PROCESOS MODULO ECONÓMICO Paula Cristina B!"#a$ Lina Mar%a Uri&$ 'unir! 'unir! G(tt Sal)!"$ *uan Ca+il" B!"#a
FLE,IBILIDAD DE LA CAPACIDAD CAPACIDAD DE PLANTAS PLANTAS QUÍMICAS El proceso de producción de ácido adípico se origina a partir partir de la oxidación de la mezcla mezcla KA oil (ciclohexanona mas Ciclohexanol) con ácido nítrico, a temperaturas y presiones moderadas, en dos etapas. a mezcla KA oil se o!tiene a partir de la oxidación del Ciclohexano con aire a alta presión. os trenes de separación para la primera y la segunda oxidación, están compuesto principalmente por torres de destilación ordinaria y sistemas "lash. #n proceso de recuperación de $%x a tra&'s de a!sorción reacti&a, con el "in de dism dismin inui uirr el impa impact cto o am!i am!ien enta tall de la plan planta ta,, es lle&a lle&ado do a ca!o ca!o en el cual cual los los $%x producidos en la oxidación de la mezcla KA oil se tras"orman en ácido nítrico en presencia de aire y agua, y posteriormente es recirculado al proceso. #n tren de separación "inal es reuerido, el cual permite la cristalización del ácido adípico (sólido a temperatura y presión am!iente) y a su &ez garantiza las condiciones de pureza con las cuales se comercializara el producto "inal. El diagrama de "lu*o +- se muestra como anexo. a capacidad de producción de la planta (/0.000 ton1a2o), se de"inió teniendo en cuenta el porcenta*e del mercado ue se uería a!arcar para unos clientes potenciales compuestos por 3 países (Alemania, 4talia, 5olanda, Canadá, China 6aip'i y Colom!ia). 4nicialmente la proyección de &ida de la planta se de"ino aproximadamente a 0 a2os, sin em!argo, la capacidad máxima de producción solamente se lograra a partir del uinto a2o de operación. Esta predicción se realiza en !ase a ue 7 a2os puede ser un rango esperado para ue la marca se posicione en el mercado y se tenga una demanda su"iciente para cu!rir el porcenta*e del mercado de"inido. a "orma como de"inimos la capacidad de la planta está "undamentada en una economía esta!le, en la cual nuestra empresa se encargara de satis"acer un porcenta*e de la demanda constante y se mantendrá en dicho &alor durante los 0 a2os en los ue se proyecta su existencia. Como se menciona en el artículo !ase 8A la luz de las incertidum!res del mercado y de la glo!alización, la capacidad de adaptación rápida y "lexi!le de una "á!rica de productos uímicos a las condiciones cam!iantes del mercado se con&ierte en una necesidad importante en "uturos escenarios de producción9 :;<. A partir de esto se puede concluir ue el dise2o de la planta de producción de ácido adípico propuesto, es poco competiti&o, porue no tendrá la capacidad de a!arcar condiciones de demanda superiores a la capacidad máxima de"inida, y en un caso contrario se &erá en"rentada a circunstancias des"a des"a&o &ora ra!l !les es cuand cuando o las las neces necesid idad ades es del del merca mercado do est' est'n n por por de!a de!a*o *o de los los &alo &alore ress esperados. A pesar de ue se tiene la capacidad de reducir la producción a &alores por de!a*o del máximo (primeros 7 a2os de producción), esta reducción no se hará de "orma
e"iciente donde se reduzcan los costos de consumo energ'ticos y de sistemas de ser&icio, como si se haría !a*o un sistema de planta modular. #na &ez identi"icada la necesidad de ser competiti&os en el medio mediante la adapta!ilidad de la producción a las condiciones del mercado, se de!e de de"inir la con"iguración necesaria para ue el dise2o de la planta sea e"ecti&o respecto a la "lexi!ilidad de la capacidad de la planta, pero ue a su &ez los !ene"icios o!tenidos mediante esta "lexi!ilidad sean lo su"icientemente satis"actorios desde el punto de &ista económico para soportar el e"ecto en el aumento de la in&ersión inicial del proyecto. Como lo misionan los autores 8En general, la "lexi!ilidad es la capacidad de cam!iar un estado con !a*os gastos de tiempo, es"uerzo, costes y rendimiento. a "lexi!ilidad de la capacidad es la capacidad de adaptar la salida de la producción a las cam!iantes demandas del mercado :;<.9 En cualuier planta de la industria uímica una disminución en tiempos, es"uerzos y rendimientos se &e directamente re"le*ado en mayores !ene"icios económicos para los in&ersionistas. +or lo tanto se puede de"inir ue 8os m'todos de e&aluación se utilizan para seleccionar las con"iguraciones de plantas modulares ue permiten el me*or compromiso entre los costes y la "lexi!ilidad en los di"erentes escenarios de mercado :;<9. os m'todos propuestos por los autores son una herramienta de gran uso ue posi!ilita la elección de la me*or con"iguración ue cumpla con las exigencias ya mencionadas. +ara de"inir una adecuada con"iguración de se!e partir de la primicia de ue 8a "lexi!ilidad de la capacidad de una planta puede ser in"luenciada por so!redimensionamiento y numeración de operaciones unitarias :;<9. =a*o el dise2o ue se tiene actualmente el so!redimensionamiento solo está pensado para condiciones de seguridad adecuadas, y por lo tanto el &alor de capacidad máxima no se puede superar para un caso de economía altamente "a&ora!le. #n so!redimensionamiento pensado en un margen ue posi!ilite el aumento de producción para un caso determinado puede ser una !uena estrategia, sin em!argo esta ruta es &ia!le cuando las condiciones del mercado presentan una !a*a incertidum!re. +or otro lado el dise2o de euipos ue tengan la posi!ilidad de operación en paralelo con dimensionamiento in"erior al ue hemos propuesto hasta ahora, es muy adecuado cuando luego de hacer un análisis de mercado se concluye ue este presenta una alta incertidum!re. Esta es la conclusión a la cual llegaron los autores mediante el caso de estudio e&aluado ("lexi!ilidad de &olumen). >in em!argo, los autores tam!i'n concluyen ue el uso de euipos paralelos es adecuado cuando se proyectó ue la producción de expansión no será superior al do!le de la capacidad de dise2o, puesto ue si esta expansión supera este &alor, el so!redimensionamiento siempre será la estrategia más económica ("lexi!ilidad de expansión). -e!ido a ue la u!icación de la planta será en Colom!ia, es necesario analizar la economía y el mercado de este país y e&aluar las estrategias expuestas anteriormente para &eri"icar la aplica!ilidad de la misma en economías emergentes como la nuestra. +ara el caso de Colom!ia, en los primeros cuatro meses del a2o lecti&o, la producción industrial decreció ,? @ "rente al mismo periodo del a2o anterior. En este periodo, de las B acti&idades industriales, registraron &ariaciones negati&as en su producción real, de las cuales, las más destacadas "ueron las industrias de couización, re"inación de petróleo, y mezcla de com!usti!le con ;7,0 @. os restantes ;/ su!sectores presentaron &ariaciones
positi&as en su producción, entre los ue se destacan las industrias dedicadas a la "a!ricación de sustancias uímicas !ásicas, y sus productos con ;, @ :<. Como lo e&idencian las ci"ras anteriores la aparición de redes glo!ales de marDeting y la intensa presión so!re los precios están de*ando huella en las industrias uímicas. os "a!ricantes tienen ue asegurarse de ue acortar el tiempo de llegada al mercado no a"ecte a la calidad del producto. os euipos de ingeniería ue dise2an plantas uímicas han de tener en cuenta todos estos "actores, dado ue los costes de la energía su!en y sigue creciendo la importancia de una utilización e"iciente de los recursos. El uso y desgaste no es el nico "actor ue limita la &ida til de los !ienes de producción. En el mundo de hoy, los rápidos cam!ios en las condiciones del mercado y la inno&ación en los m'todos y tecnologías de producción tienen un mayor e"ecto so!re la duración del ciclo de &ida de un sistema. En el transcurso de los ?0 o 70 a2os de su ciclo de &ida, una planta uímica pasa por un proceso continuo de modernización, racionalización y sustitución de sistemas. a modi"icación y optimización tienen lugar en inter&alos cada &ez más cortos en respuesta a las cam!iantes condiciones de la industria. FCuáles son las tendencias actuales en el dise2o de plantas uímicasG. En t'rminos muy generales se mantiene la tendencia general hacia el dise2o modular y ni&eles más altos de automatización. El dise2o modular aumenta la "lexi!ilidad desde el punto de &ista del usuario, ue puede reaccionar con mayor rapidez y menor coste a las cam!iantes condiciones del mercado. a automatización o"rece la &enta*a de una calidad !uena y reproduci!le con un coste menor de mano de o!ra. :< a competiti&idad se ha con&ertido en o!*eto y condición de super&i&encia para la empresa colom!iana contemporánea en los mercados glo!alizados, ue caracterizan el entorno en el ue estas se desempe2an. En la actualidad, uno de los sectores producti&os de la económica colom!iana con mayor sensi!ilidad a las "luctuaciones del mercado, generando alta incertidum!re, es la de los productos uímicos. +or lo cual se hace necesario un cam!io en las estrategias competiti&as de las empresas industriales con el "in de encontrar la con"iguración ue permite la me*or adaptación de las demandas de los mercado inciertos. +ara ue una empresa se considere competiti&a desde el punto de &ista operati&o, de!e dise2ar su estrategia, para cumplir las siguientes condicionesH precios competiti&os, productos de excelente calidad y un alto ni&el de ser&icio al cliente (&elocidad y "lexi!ilidad) El concepto de "lexi!ilidad de!e estar presente en el momento de plantearse cualuier in&ersión en nue&os euipos, ya sea para a!rir una nue&a línea de producción o para modi"icar la capacidad de producción de líneas ya existentes. En la etapa de dise2o no se de!en especi"icar solamente las condiciones de producción nominales, sino ue tam!i'n se de!e contemplar la "acilidad con ue la nue&a instalación puede adaptarse a di&ersas situaciones de merado, políticas económicas y otras circunstancias ue suelen a"ectar el "uncionamiento de la planta a medio e incluso corto plazo. a "lexi!ilidad necesaria para adaptarse a esta di&ersidad de situaciones permite plantear di"erentes alternati&as &alidas de operación en cada circunstancia. +or tanto se de!en esta!lecer procedimientos de plani"icación de la producción ue permitan elegir entre estas alternati&o, utilizando los euipos y recursos disponi!les de "orma ue se o!tenga el !ene"icio máximo
(producti&idad, satis"acción del cliente, coste minimo, etc.) -ada la gran &ariedad de mercados, "ormas de operación y de utilización del euipo disponi!le, "actores económicos, políticas de empresas, etc., ue se presentan, la resolución de este pro!lema puede reuerir di"erentes procedimientos y herramientas, como los propuestos por los autores anteriormente mencionados. En Colom!ia el desarrollo de plantas modulares con gran "lexi!ilidad de capacidad, se ha &enido incursionando principalmente en la industria textil y en el tratamiento de aguas residuales. >in em!argo en la industria de procesos uímicos, aun, es una &ía por explorar. inalmente podemos concluir ue es necesario replantear el dise2o actual del proyecto y tener en cuenta una planta modular con una alta "lexi!ilidad en la capacidad de producción ue permita ue nuestra empresa sea mucho más competiti&a y est' preparada para cada una de las "luctuaciones ue se puedan presentar en los mercados a los cuales esta dirigida. a aplicación de los m'todos re"erenciados por los autores se con&ierte en una muy !uena estrategia ue permite de"inir entonces la me*or con"iguración !a*o la cual !asar el dise2o de la planta de producción de ácido adípico. Como comentarios respecto al artículo es necesario mencionar ue el hecho de ue sólo se mencione un proceso de producción reduce considera!lemente las posi!ilidades de extrapolación del m'todo empleado, especialmente porue se analizan plantas modulares ue como se mencionó antes apenas &ienen iniciando en Colom!ia en la industria textil y el tratamiento de aguas pero muy poco en la industria uímica. >ería interesante ue en el artículo no sólo se analizaran las plantas modulares, teniendo en cuenta las plantas ue son pensadas para un mercado en el cual las &ariaciones de la demanda no generen cam!ios signi"icati&os en el proceso y de esta "orma uizás lograr ue el proceso de producción de ácido adípico tenga "lexi!ilidad en la capacidad. Así pues terminamos diciendo ue toda planta de producción de!e ser capaz de alcanzar un proceso "lexi!le teniendo en cuenta las "luctuaciones del mercado ue cada &ez se hacen mayores, ser competiti&os y lograr los o!*eti&os comerciales dependerá en gran medida de la capacidad para a"rontar los cam!ios rápidamente y generar nue&as posi!ilidades.
R-rn)ias. :;< I. >chem!ecDer et al. Capacity Flexibility of Chemical Plants. 6echnical #ni&ersity -ortmund, -epartment o" =iochemical and Chemical Engineering, a!oratory o" +lant and +rocess -esign, -ortmund, Iermany. 0;. :<. 5>=C$%64C4A> Entre enero y abril de 2015 la producción industrial de Colombia decreció 2,!. Junio ;/, 0;7. :<. as plantas uímicas !uscan la excelencia en el "uncionamiento de megaplantas. -echema, e!rero de 0;0. -isponi!le enH httpH11.interempresas.net1Luimica1Articulos1/770asplantasuimicas!uscanla excelenciaenel"uncionamientodemegaplantas.html
An/" 01 -iagrama >+- del proceso de producción de ácido adípico
