ANÁLISIS DE PROCESOS

MÉTODOS PARA CALCULAR EL VALOR DE COMPRA DEL

EQUIPO FUNDAMENTAL

Profesor: FREDY AVELLANEDA V.

INTRODUCCIÓN

■ Cuando una tecnología es bien conocida, puede tenerse acceso a su costo de inversión a través de fuentes especializadas o del proveedor de la tecnología.

■ Cuando el proceso está en desarrollo a escala de laboratorio esta estimación no está disponible. Es necesario entonces tener alguna estimación razonable del potencial económico de proceso, aun cuando esta no sea completamente precisa.

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INTRODUCCIÓN

■ Una estimación aceptable en un momento dado puede servir para discriminar alternativas, o para evitar esfuerzos de tiempo y dinero en proyectos que no ofrezcan viabilidad.

■ Existen algunos métodos muy conocidos pero pueden variar considerablemente, dependen de la pericia y experiencia del investigador así como de la información de que se disponga.

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ETAPAS EN LA ESTIMACIÓN DEL COSTE (1ª)

1) EL TRAZADO DE UN DIAGRAMA DE FLUJO E INSTRUMENTACIÓN.

■ Debe calcularse los balances de calor y materia de tal

manera que puedan conocerse:■ Temperaturas,

■ Presiones

■ Composiciones.

■ Flujos

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ETAPAS EN LA ESTIMACIÓN DEL COSTE(2ª)

2) CALCULO DEL TAMAÑO Y FORMA DE LOS DISTINTOS EQUIPOS E INSTALACIONES, ESPECIFICANDO LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.

■ Se hace de acuerdo a los procedimientos de diseño

enseñados en los cursos de operaciones unitarias, síntesis, etc.

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■ Cuando se han hecho las dos primeras etapas, se ha reunido una gran cantidad de información, un ingeniero con experiencia puede afirmar que etapas del proceso pueden fácilmente causar problemas, son caras, innovadoras.

■ Debe examinar cuidadosamente cada diseño preliminar

para prever los problemas que surgen en el diseño, fabricación, transporte y funcionamiento del equipo.

■ Una evaluación técnica debe ir siempre acompañada de

la correspondiente evaluación económica

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ETAPAS EN LA ESTIMACIÓN DEL COSTE(3ª)

3a) ESTIMACIÓN DEL COSTO DE COMPRA DE TODO EL EQUIPO E NSTALACIONES QUE FIGURAN EN EL “FLOW SHEET”:

■ Y luego estimar el coste total instalado “listo para arrancar de toda la planta.

3b) ESTIMAR EL COSTO DE PRODUCCIÓN DEL PRODUCTO:

■ A partir de los balances de calor y materia y los costos de las materias primas, servicios, mano de obra y amortización.

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METODOS DE ESTIMACIÓN DE COSTOS■ Existe una gran bibliografía sobre costes de equipos y

construcción de plantas. Esta bibliografía tiene bastante valor para un ingeniero químico, pero debe utilizarse con prudencia.

■ La palabra final la dan las cotizaciones.

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COTIZACIONES

■ Especificaciones detalladas.

■ Deben hacerse por escrito

■ Mucha atención a la precisión de los materiales.

■ Cotizar 2 equipos puede significar un valor diferente a la suma de cotizar cada uno por aparte.

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METODOS DE ESTIMACIÓN DE COSTOS

■ La elección del método depende de la información detallada disponible y la exactitud que se desea obtener.

■ Cuando se llevan a cabo estudios de viabilidad, no se

pueden realizar grandes gastos en la estimación.

■ Cuando se realiza un proyecto “llave en mano”. Se debe realizar un diseño preliminar y una estimación muy detallada del coste, a fin de poder fijar éste con la suficiente precisión y así minimizar el riesgo.

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Los tipos de estimación se definen en función a su precisión. Según la “Asociación Americana de Costos”

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El proceso de estimación tiene dos pasos generales:

■La estimación del costo base de las unidades de equipo, y

■El uso de factores de experiencia para incluir los accesorios adicionales para la operación de esos equipos de procesos.

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BASE EN ESTUDIOS ANTERIORES

COSTO BASE

■ El costo de compra de un equipamiento de proceso se obtiene generalmente a partir de proyecciones, ecuaciones ó cotizaciones de vendedores.

■ Cotizaciones de los vendedores son aplicables solo para uno ó dos meses.

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INDICES DE COSTO

Una estimación del costo de compra para una fecha posterior es obtenida multiplicando el costo para una fecha anterior por la relación entre un índice de costos I en la fecha posterior al índice del costo base

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Se conoce el dato para el mismo sitio, el mismo tamaño y el mismo material pero con otro tiempo.

Si se conoce el dato para el mismo sitio, el mismo tiempo y el mismo material pero con otro tamaño.

M

Basebase

QI I

Q

= ÷

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PLANT COST INDEX

❖ Índice de costo de plantas del Chemical Engineering (CE) que se publica en cada número de la revista Chemical Engineering con I=100 para 1958

❖ Chemical Engineering y Hydrocarbon Processing publican tablas de datos de valores de equipos en función de la capacidad.

❖ El libro de Peters and Timmerhauss contiene el registro histórico de ellos y las referencias bibliográficas para revisar la metodología detallada.

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PLANT COST INDEX

❖ Es uno de los índices más conocidos para actualizar el costo de plantas químicas.

❖ El cálculo de este índice se basa en cuatro rubros con las siguientes proporciones:

➼ Equipo y Maquinaria: 61%

➼ Mano de obra para la construcción: 22%

➼ Edificios: 7%

➼ Ingeniería y Supervisión: 10%

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Marshall & Swift (MS) Index

❖ Con un I=100 para 1926 se aplica a industrias de proceso y está basado en ocho tipos de industrias:

➼ Cemento 2%

➼ Química: 48%

➼ Productos de arcilla: 2%

➼ Vidrio:3%

➼ Pintura: 5%

➼ Papel: 10%

➼ Petróleo: 22%

➼ Hule: 8%

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Tener cuidado de no mezclar índices. Ejemplo CE con M&S y no usar índices que no corresponden. Por ejemplo, Plant Cost Index cuando se necesita Equipment Cost Index.

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BASE EN ESTUDIOS ANTERIORES

■ Se conoce el dato para el mismo tiempo, el mismo tamaño y el mismo material pero con otro sitio.

➘ VES = Valor del equipo en el sitio nuevo.

➘ VESbase = Valor del equipo en el sitio base. Típicamente una ciudad de U.S.A., Europa o Japón, para equipos de alta tecnología u otra ciudad del país para equipos de menor complejidad.

➘ FT = Factor de traslado.

( )S SbaseVE VE FT=

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BASE EN ESTUDIOS ANTERIORES

■ Se necesitan base de datos para todos los costos de cargas y descargas. Por ejemplo: cada puerto y aeropuerto tiene sus tablas.

■ Se necesitan bases de datos de costos de bodegas en puertos y aeropuertos. Cada uno tiene los suyos.

■ Se necesitan bases de datos de transporte terrestre, marítimo y aéreo. Las navieras, aerolíneas y compañías de transporte de carga por camión o tren, tienen sus bases de datos.

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■ En Colombia hay unas tarifas de ciudad a ciudad y dependiendo del tipo de vehículo, controladas por el estado pero con algún margen de libertad de precio.

■ Para los seguros de transporte, hay también tablas y bases de datos. Éste rubro depende mucho del tipo de mercancía.

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BASE EN ESTUDIOS ANTERIORES

■ Se conoce el dato para el mismo tiempo, el mismo tamaño y el mismo sitio pero con otro material.

• VEM = Valor del equipo en el material nuevo.

• VEMbase = Valor del equipo en el material base. Típicamente para acero al carbono, porque es el material para el cual se encuentran más datos y fabricantes.

• FM = Factor de costo para materiales (dado por los fabricantes o por tablas de datos.

( )M Mbase MVE VE F=

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BASES DE DATOS

■ Lo mejor es contar con catálogos actuales.

■ Hay bases de datos accesibles en internet.

■ Normalmente las bases de datos incluyen tutorial que explican qué especificaciones deben ser dadas para obtener como respuesta el valor del equipo.

■ Algunas contienen gran variedad de equipos, son más actualizadas, están a la venta y ofrecen el servicio de actualización permanente.

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METODO DE WILLIAMS■ Está basado en la relación de costes entre dos plantas o

equipos de capacidad, potencia o volumen diferente. Sigue la ecuación:

■ Ca y Cb = Costos de las plantas o equipos

■ Pa y Pb: Capacidades o parámetros característicos de las plantas o equipos respectivamente.

■ n = Exp de Williams de tablas generalmente 0.6

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METODO DE

WILLIAMS

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EXPONENTES PARA METODO DE WILLIAMS APLICADO A VARIOS

PROCESOS

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METODO DE LANG■ En 1947, Lang propone un método de estimación del

costo de plantas químicas denominado factorial. Después de un análisis minucioso, concluye que se puede expresar el coste de una planta como múltiplo del coste del equipo. A este término de proporcionalidad se le denomina “Factor de Lang”.

■ Este método clásico implica el sumar primero el costo base de los principales componentes del proceso.

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METODO DE LANG

C: Costo de la planta ( Inversión completa del proceso).

∑E: Costo de los principales equipos (F.O.B).

F: Factor de Lang. = ( 1+ ∑ f ) g

f: Factor que tiene en cuenta el costo de tuberías, instrumentos y edificios.

g: Factor que tiene en cuenta los gastos indirectos tales como los honorarios de ingenieros, contratistas, contingencias etc.

C = F * ∑ E

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METODO DE LANG■ Esta es una de las principales aportaciones del método de

Lang, que implica que para estimar la inversión total de un proceso a partir del costo de sus equipos principales, se puede usar un factor global de experiencia.

■ Los valores de Lang oscilan entre 4.5 y 6.0, los cuales se desprenden del análisis de varios procesos existentes.

■ Esto refleja que los costos de equipos, contrario a lo que tal vez pudiera esperarse, pueden representar una fracción no muy considerable de la inversión total de una planta.

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Valores del factor de Lang que se han reportado para cierto tipo de plantas:

Una buena experiencia del ingeniero de proceso, o una buena base de algún proceso similar, puede redundar en excelentes estimaciones de los factores de experiencia.

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METODO DE HAND■ Hand recomienda aplicar el método de Lang de forma

individual a cada aparato, de esta forma, se corrige la distinta composición de la lista de equipo, es decir, se tiene en cuenta el número de éstos de cada tipo.

■ Por ello, el coste de la planta se obtiene como la sumatoria del producto entre el coste del equipo y el factor correspondiente.

C = ∑ (fi * Ei)

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Donde: ■C: costo de la planta ■Ei: costo de cada equipo ■fi : factor para ese tipo de equipo, para el que Hand propone los siguientes valores:

C = ∑ (fi * Ei)

- 4.0 para columnas de fraccionamiento, recipientes a presión bombas e instrumentos.

- 3.5 para cambiadores de calor. - 2.5 para compresores. - 2.0 para calderas y hornos.

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METODO DE WROTH■ Este método disminuye el error cometido en

el método Lang, pero como es natural, es más laborioso, a la vez que presenta un inconveniente al no considerar aquellos equipos que no figuran en la lista por omisión o falta de definición del proyecto.

■ Wroth amplía el número de factores de equipo, dando los valores recogidos en la siguiente tabla:

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FACTORES DE WROTH

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METODO DE GUTHRIE■ Guthrie publicó en 1969 una de las mejores

recopilaciones que se tengan sobre estimación de costos. ■ Para el manejo de esta información se divide la planta en

módulos.

■ Esta técnica se usa para estimar el costo de una unidad

instalada o una planta instalada.■ Se basó en los datos de 42 proyectos de plantas de

proceso

■ Es un trabajo clásico en el área y se utiliza

frecuentemente en síntesis de procesos para evaluaciones económicas.

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METODO DE GUTHRIE■ Este método incluye la posibilidad de estimar módulos

como edificios, oficinas administrativas, terrenos y mano de obra.

La estimación de un módulo de equipo de proceso representa:

■ El costo de construcción del equipo (intercambiador, bomba, columna, etc.).

■ El costo de material.■ Mano de obra e indirectos necesarios para instalar el

equipo en un circuito químico.

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METODO DE GUTHRIE■ Este método incluye la posibilidad de estimar módulos

como edificios, oficinas administrativas, terrenos y mano de obra.

La estimación de un módulo de equipo de proceso representa:

■ El costo de construcción del equipo (intercambiador, bomba, columna, etc.).

■ El costo de material.■ Mano de obra e indirectos necesarios para instalar el

equipo en un circuito químico.

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Ejercicio

43 44 40

Procedimiento a) Se estima el costo base para una geometría base (1500 Pies 2 ), acero al carbón y 1968 (Cb)

Cb = $12000

Fig. 3.3 Costo base para intercambiadores de calor41

Procedimiento b) Se ajusta el costo base del equipo para el equipo y el material de construcción (1968).

FOB

42

43

Procedimiento

C) Se Haya el costo del modulo ■Usar el factor del módulo desnudo (Cmd):

Cmd = Cb x Factor

■Sumar diferencia entre la unidad deseada y la base:

Cmda = Cmd + (Cfob – Cb)

Costo del modulo desnudo ajustado (Cmda)

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45

Procedimiento

basebase

ECIVE VE

ECIθ

θ θθ

= ÷

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INDICE DE COSTOS

■ Las correlaciones de costos se comenzaron a publicar en Estados Unidos a comienzos de la mitad del 1900. las correlaciones mas conocidas son las Chilton (1949), las de Guthrie ( 1968).

■ Entre las más recientes son las de Peters and

Timmerhaus ( 2003) y las de ASPEN.

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BIBLIOGRAFÍA

■ C. H. Chilton, Cost Data Correlated, Chem. Eng., 56, No. 6, 97, Jan., 1949■ H. J. Lang, Simplified Approach to Preliminary Cost Estimates, Chem, Eng.,

55, No. 6, 112, 1948.■ W. E. Hand, From Flow Sheet to Cost Estimate, Petrol. Refiner, 37, No. 9,

331, 1958■ K.M. Guthrie, Capital Cost Estimating, Chem Eng., 76 (6) 114, Mar. 24,

1969.■ J. Happel and D. G. Jordan, Chemical Process Economics, Ch, 5, Marcel

Dekker, Inc., N. Y., 1975.■ M S. Peters and K. D. Timmerhaus, R. E. West, “Plant Desing and

Economics for Chemical Engineers”, , McGraw-Hill, N. Y. 2003.

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GRACIAS

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