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obtencion de amoniaco
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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
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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?
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Preparación y Evaluación de Proyectos
3.3. Análisis Causa - Efecto
ECONOMIA
SOCIAL
Falta de plantas
Presupuesto
TÉCNICO
Baja producción de fertilizantes
naturales
Alta demanda de fertilizantes por el área agroindustrial
Demanda de empleos
NECESIDAD DE FERTILIZANTES EN
BOLIVIA
Falta de materia prima NH3 para
producir fertilizantes
Figura 3.3.1. Espina de pescado ISHIKAWA
NECESIDAD DE FERTILIZANTES
EN BOLIVIA
Alto costo de importaciones
Alto costo de productos agricolas Poca exportación
Disminución de producción agricola
ECONOMIASOCIAL
Falta de plantasPresupuesto
TÉCNICO
Baja producción de fertilizantes
naturales
Alta demanda de fertilizantes por el área agroindustrial
Demanda de empleos
Falta de materia prima NH 3 para
producir fertilizantes
Figura 3.3.2. Árbol de problema
Fuente: Elaboración propia
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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.
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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. ♦ Obtener datos estadísticos que nos permiten calcular la demanda, oferta y consumo aparente.
• Determinar la capacidad y
localización de la planta de
amoniaco.
♦ Determinar la demanda de gas y evaluar condiciones geográficas que exige la planta.
• Establecer variables de
operación de la planta de
amoniaco.
♦ Evaluar los diferentes procesos de obtención de amoniaco y determinar condiciones de operación
• Determinar las características
del gas natural de insumo.
♦ Recabar datos de la cromatografía de gas natural de insumo
• Elaborar la viabilidad técnica y
económica en base a los
resultados obtenidos en
simulación en Aspen Hysys. ♦ Simular la planta mediante 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.
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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.
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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
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Preparación y Evaluación de Proyectos
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.
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Cuadro 7. Contenido de la Fundamentación Teórica
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ACCIONESFUNDAMENTACIÓN
TEORICA
• Analizar y evaluar el
mercado de fertilizantes
en Bolivia.
♦ Obtener datos estadísticos que nos permiten calcular la demanda, oferta y consumo aparente.
Estudios de mercados, Estadística, Economía.
• Determinar la capacidad y
localización de la planta
de amoniaco.
♦ Determinar la demanda de gas y evaluar condiciones geográficas que exige la planta.
Operaciones Unitarias, Geografía.
• Establecer variables de
operación de la planta de
amoniaco.
♦ Evaluar los diferentes procesos de obtención de amoniaco y determinar condiciones de operación
Operaciones Unitarias
• Determinar las
características del gas
natural de insumo.
♦ Recabar datos de la cromatografía de gas natural de insumo
Operaciones Unitarias, Ingeniería del Gas Natural.
• Elaborar la viabilidad
técnica y económica en
base a los resultados
obtenidos en simulación
en Aspen Hysys.
♦ Simular la planta mediante Aspen
Hysys.
Fundamentos de Aspen HYSYS, Economía.
Fuente: Elaboración propia en base a objetivos específicos y acciones
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.
• Por el tipo de evaluación temporal el proyecto se caracteriza por ser ex-ante.
7.2 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
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Preparación y Evaluación de Proyectos
Concepción Pre factibilidad
ConstrucciónInversión
Diseño finalSobre la marcha
Puesta en marcha
Operación y cesión 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:
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
almacenamiento
No perecible
Intermedio/consumo final intermedio Bien de convenienciaCuadro 7.3.1. Definición del Producto
Fuente: Elaboración Propia
7.3.2. Definición del Mercado
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DEFINICION
DEL
PRODUCTO
DEFINICION
DEL MERCADO
IDENTIFICACION
DEL
CONSUMIDOR
ANALISIS DE
LA OFERTA
ANALISIS DE
LA DEMANDA
ANALISIS
DEL PRECIO
BALANCE
OFERTA -DEMANDA
COMERCIA-
LIZACION
Preparación y Evaluación de Proyectos
Tipo de Mercado/Sujeto Vendedores (oferta) Compradores (demanda)
Monopolio Único Muchos
Oligopolio Pocos Muchos
Monopsonio Muchos Único
Oligopsonio Muchos PocosCuadro 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.
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Preparación y Evaluación de Proyectos
Figura 7.3.4.1. Demanda de Fertilizantes en Bolivia [Toneladas Métricas]
1967 2900 1975 3200 1983 8387 1991 7752 1999 1940
1968 1800 1976 2900 1984 5147 1992 13737 2000 7503
1969 2912 1977 3614 1985 5800 1993 10155 2001 11529
1970 1545 1978 4640 1986 6700 1994 10796 2002 13342
1971 4100 1979 3255 1987 6531 1995 6769 2003 12916
1972 4967 1980 2968 1988 4508 1996 9059 2004 18120
1973 5299 1981 6918 1989 10234 1997 12555 2005 24621
1974 6000 1982 2700 1990 5162 1998 5054 2006 15464
Tabla 7.3.4.1. Demanda de Fertilizantes en Bolivia [Toneladas Métricas]Fuente: Food and AgricultureOrganization
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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.
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.
LINEAL EXPONENCIAL POTENCIALa 2886,98 a 4612,51 a 5078,1345b 1388,65 b 1.1258 b 0,386514
R2 0,55317 R2 0,32587 R2 0,174903
LOGARÍTMICOASINTÓTICA CRECIENTE
GOMPERTZ
a 3593,6696 a 13739.936 a 9,33407b 4792.3819 b 9182.92 b 0,678913
R2 0,319662 R2 0,154106 R2 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 (R2)
se pudo determinar que las funciones matemáticas clásicas no se ajustan a los datos,
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AÑO DEMANDA (Ton Métricas)
1 1995 67692 1996 90593 1997 125554 1998 50545 1999 19406 2000 75037 2001 115298 2002 133429 2003 12916
10 2004 1812011 2005 24621
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 PolinómicaFuente: Elaboración Propia
7.3.4.1. Cálculo del BIAS
# AÑO AÑOCONSUMO
(Ton Métricas)DEMANDA AJUSTADA
ERROR ABSOLUTO
1 1995 6769 8.514 -1.745
2 1996 9059 7.982 1.077
3 1997 12555 7.462 5.093
4 1998 5054 7.126 -2.072
5 1999 1940 7.149 -5.209
6 2000 7503 7.701 -198
7 2001 11529 8.958 2.571
8 2002 13342 11.090 2.252
9 2003 12916 14.273 -1.357
10 2004 18120 18.677 -557
11 2005 24621 24.477 144Tabla 7.3.4.4. Demanda Ajustada y Error Absoluto
Fuente: Elaboración Propia
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Preparación y Evaluación de Proyectos
7.3.4.2. Error Estándar de Estimación.
7.3.4.3. Proyecciones.
# AÑO AÑO DEMANDA # AÑO AÑO DEMANDA
12 2006 31.844 25 2019 349.00313 2007 40.953 26 2020 396.48114 2008 51.976 27 2021 448.12015 2009 65.086 28 2022 504.09516 2010 80.455 29 2023 564.57817 2011 98.257 30 2024 629.74118 2012 118.665 31 2025 699.75819 2013 141.851 32 2026 774.80120 2014 167.989 33 2027 855.04421 2015 197.251 34 2028 94065922 2016 229.811 35 2029 1031820
23 2017 265.841 36 2030 1128698
24 2018 305.513
Tabla 7.3.4.5. Proyección de la Demanda hasta el año 2030Fuente: Elaboración Propia
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