UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN

AGUSTÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

ASIGNATURA: DISEÑO Y EVALUACION DE PROCESOS

TEMA: CRÍTICA Y SOLUCION DE PROBLEMAS

TURNO: AINTEGRANTES:

Mamani Yanarico Lidia Bolívar Huaracha Willian Saavedra Flores Luis Vilca Sacsi Jonny Sonco Ancco Joel Quispe Santos Abel

AREQUIPA- 2014

1. Un vaporizador se alimenta con una mezcla líquida de hexano (70 %) y aceite de girasol (30%) a un flujo másico de 10000 kg/h. Del vaporizador se obtendrá

una corriente en fase vapor de flujo V y composiciones y1 para el hexano (95 %) y y2 para el aceite (5 %). También se extraerá una corriente en fase líquida de flujo L y composiciones x1 (hexano) y x2(aceite). Si se sabe que el equilibrio de fases se puede correlacionar por la ecuación K=y1/x1. Considerando que el equipo opera en estado estacionario, formule:

a. Un balance de masa global tomando en cuenta las corrientes de alimentación, líquida y vapor de salida.

b. Un balance para el hexano en el vaporizadorc. Un balance para el aceite en el dispositivod. Un balance calórico, en función de las entalpías de cada una de las

corrientes.

SOLUCION

BALANCE DE MATERIA

Balance global

F = V + L

10000 = V + L

Balance parcial para el hexano

F∗0.7=(V∗0.95 )+(L∗X1 )

7000= (V∗0.95 )+(L∗X1)

Balance parcial para el aceite

F∗0.3=(V∗0.05 )+(L∗X2)

3000=(V∗0.05 )+(L∗X2)

BALANCE DE ENERGIA

∆H+∆ EC+∆ EP=Q+W S

El sistema en estudio se encuentra en estado estacionario

∆ H=0

Entonces

∑ mi hi−∑ mshs=0

Ingresa F y sale V y L

(F∗hhexano )+(F∗haceite )=(V∗hhexano )+(V∗haceite )+(L∗hhexano )+(L∗haceite )

F (hhexano+haceite )=V (hhexano+haceite )+L (hhexano+haceite )

2. Estime el costo del vaporizador del problema anterior. Se tiene como referencia el precio de un vaporizador del año 96 de acero comercial de 7000 kg/h. El vaporizador operará a 10000 kg/h, y se construirá de acero inoxidable 304. El factor del material es de 1,75. La relación de índices de costos del año 2005 respecto al del año 96 es de 1, 57.

SOLUCION

EQUIPO AÑO CAPACIDAD MATERIALEvaporador 1996 700 Kg/h Acero comercialEvaporador 2005 1000 Kg/h Acero inox. 304

N= 1.75

Precio de referencia evaporador año 96 capacidad 700 Kg/h = 2000 $

Costo B=Costo A x (Capacidad¿

Capacidad¿)N❑

Costo AñoB=2000x ( 10000700 )1.75❑

Costo AñoB=3733.4$

Este precio corresponde a un equipo de 1000 Kg/h en el año 1996

Por tanto el precio de un equipo de misma capacidad para el año 2005 será:

Costo AñoB=Costo Año A x Indice¿

Indice¿

Costo AñoB=3733.4 x1.57

Costo AñoB=5861.4$

3. Si se disponen de los siguientes costos de equipo en el año de 1995 para una planta de 700 kg/hora de producto. Los costos disponibles son puestos en puerto Alemán. Los costos dados en miles de dólares son: reactor, 9; intercambiador de calor, 4; extractor, 6; decantador, 1.5. En el proceso se requieren 2 reactores en paralelo y tres etapas de extracción/decantación en serie. El índice de costos se estima por la ecuación Índice = 8,63 * Año – 16835.

a. Calcular los costos FOB actuales para una planta de 900 kg/año.b. Estimar los costos actuales puestos los equipos en puerto

Peruano. c. Aproximar los costos de instalación de los equipos.d. Determinar cuál sería el KIF para esta planta

SOLUCION

COSTO DE EQUIPOS AÑO (1995)EQUIPO COSTO (MILES DE DOLARES) CANTIDAD

Reactor 9 2Intercambiador de Calor 4 1

Extractor 6 3Decantador 1.5 3

Determinación de los índices

Índice = 8.63 * Año - 16835= 8.63 * 2014 – 16835= 545.82

Índice = 8.63 * Año - 16835= 8.63 * 1995 – 16835= 381.85

A. Calcular los costos FOB actuales para una planta de 900 kg/añoFormula:

Costo AñoB=Costo Año A x (Capacidad¿

Capacidad¿)N

x( Indice¿

Indice¿)

Capacidad A = 700 kg/hora de productoCapacidad B = 900 kg/ hora de producto.N = 0.6

Costo de equipos año 2014EQUIPO CANTIDAD COSTO UNITARIO $ COSTO TOTAL

$Reactor 2 14958.42 29916.85

Intercambiador de calor 1 6648.19 6648.19Extractor 3 9972.28 29916.86

Decantador 3 2493.07 7479.21

B) Estimar los costos actuales puestos los equipos en puerto peruano.Según la Superintendencia Nacional Aduanas el costo del equipo puesto en puerto peruano es:

CIF = 1.8 * FOB

INDICE AÑO1995 381.852014 545.82

Costo CIF año 2014EQUIPO CANTIDAD COSTO UNITARIO $ COSTO TOTAL

$Reactor 2 26925.156 53850.312

Intercambiador de calor 1 11966.742 21540.1356Extractor 3 17950.104 53850.312

Decantador 3 4487.526 13462.578

C) Aproximar los costos de instalación de los equipos.

El costo de instalación de los equipos se calculó en base al texto del ing. Felipe Miranda diseño y evaluación de procesos tabla 4.5

COSTO DE INSTALACIÓN = COSTO DEL EQUIPO * 0.39

Costo de instalación de equipos año 2014EQUIPO CANTIDAD COSTO UNITARIO $ COSTO TOTAL

$Reactor 2 10500.8108 21001.6217

Intercambiador de calor 1 4667.02938 1820.14146Extractor 3 7000.54056 21001.6217

Decantador 3 1750.13514 5250.40542

D) Determinar cuál sería el KIF para esta planta

El KIF para procesos liquido-solido en base al texto del ing. Felipe Miranda diseño y evaluación de procesos tabla 4.5

KIF = 4.13 * COSTO TOTAL DE LOS EQUIPOS

Costo CIF año 2014EQUIPO COSTO TOTAL

$Reactor 53850.312

Intercambiador de calor 21540.1356Extractor 53850.312

Decantador 13462.578Precio total de los 142703.338

equipos

KIF = 142703.338 * 4.13KIF = 5589354.7859 dólares asumiendo el costo de los equipos en puerto peruano.

4. Una planta de polímeros tiene un costo de materia prima de 2 $/kg y los costos de los insumos, en $/kg, son: A = 5; B = 12 y C = 4. Las cantidades, expresadas en kg, a emplear por kg de producto son: MP = 1,3; A = 0,3; B =0,1; C = 0,2. Calcular el costo de materia prima para manufacturar 700 TM de producto. En cuánto varía el costo de materia prima si se reemplaza el insumo A por un insumo D que cuesta 3,5 $/kg y se requieren 0,4 kg/kg de producto.

SOLUCION

COSTO $/Kg

Kg/Kg PRODUCTO

MP 2 1.3A 5 0.3B 12 0.1C 4 0.2

Para la producción de 700 TM de producto determinamos el costo de MP

1Kg producto→1.3KgdeMP

700000Kg producto→X KgdeMP

X=910000KgMPEntonces:

1Kg producto→2 $

910000Kg producto→X $

X=1820000$

Se repite el cálculo anterior para cada uno de los insumos usados en la producción

COSTO $/Kg

Kg/Kg PRODUCTO $

MP 2 1.3 1 820 000A 5 0.3 1 050 000

B 12 0.1 840 000C 4 0.2 560 000

TOTAL 4 270 000

Para determinar el nuevo precio de la MP se utiliza la misma inversión por pero el nuevo costo del nuevo insumo por lo tanto:

$/Kg Kg/Kg PRODUCTO $MP j 1.3 VD 3.5 0.4 980 000B 12 0.1 840 000C 4 0.2 560 000

TOTAL 4 270 000

4 270000=v+980000+840000+560000

V=1890000 $ Si:

$Kg MP

∗Kg MP

KgPRODUCTO= $KgPRODUCTO

Entonces

$KgPRODUCTO

= 1890000$700000Kgde producto

=2.7 $Kg de producto

Por lo que con este valor podemos calcular el precio de la materia prima

2.7 $Kg de producto

1.3 Kg MPKgde producto

=2.O 769 $Kg MP

Entonces la variación de precio será: Variación = 2.0769 – 2 = 0.0769 $

5. Estime el capital invertido fijo en una planta productora de colorantes naturales que producirá 100 TM anuales. El costo de los equipos de una planta semejante, pero de 140 TM anuales, en el año 1999 fue de 85 mil dólares. Realice todas las suposiciones necesarias.

TIEMPO (AÑOS) CAPACIDAD (TM/AÑO) COSTO ($) INDICEA 1999 140 85000 390.6B 2012 100 X 520.9

Utilizando la fórmula de Estimación de Costos: N = 0.6

Costo B=Costo A .(Capacidad BCapacidad A )N

.( Indice BIndice A )Costo B=85000.(100140 )

0.6

.( 520.9390.6 )Costo B = $ 92632.7

Para determinar el valor de KIF, como en la planta se procesan sólidos y líquidos; tenemos:

KIF = 4.13 x Costo BKIF = 4.13 x 92632.7KIF = $ 382572.9