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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL
URDANETA
FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA QUMICA
EVALUACIN TCNICO-ECONMICA DEL PROCESO CAROM PARA LA PRODUCCIN DE
BENCENO A 99,9 % DE PUREZA EN LA PLANTA DE
PYGAS DE QUMICA VENOCO, C.A.
Trabajo Especial de Grado presentado ante la Universidad Rafael
Urdaneta
para optar por el ttulo de:
INGENIERO QUMICO
Autor: Br. HUERTA JOYFER
Tutor: Ing. Waldo Urribarr
Maracaibo, julio del 2013.
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EVALUACIN TCNICO-ECONMICA DEL PROCESO CAROM PARA LA
PRODUCCIN DE BENCENO A 99,9 % DE PUREZA EN LA PLANTA DE
PYGAS DE QUMICA VENOCO, C.A.
_____________________
Huerta Barrios, Joyfer Jos
C.I.20381367
Av.3 #89A-60 Sector Santa Luca
Tlf: 0414 6013226
Correo electrnico: [email protected]
_____________________
Urribarr, Waldo
Tutor Acadmico
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DEDICATORIA
Primeramente a Dios Padre por darme la fuerza, sabidura,
paciencia y por
siempre guiarme en el camino correcto a pesar de los obstculos y
situaciones
difciles presentadas a lo largo del trayecto.
A mi familia, por brindarme su apoyo en especial a mi madre,
Marivel Barrios,
por brindarme su amor, consejo, palabras de aliento para seguir
adelante con
mis metas trazadas. A mi padre, Fernando Huerta, por hacer
posible el
cumplimiento de este objetivo de vida y a mi hermana Suheil
Ferrer, por
aconsejarme y guiarme en la toma de decisiones.
A mis amistades, docentes, compaeros de clase, que en algn
momento
aportaran un granito de arena a conseguir el cumplimiento de mis
objetivos.
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AGRADECIMIENTOS
Agradecido con Dios Padre por permitirme cumplir este sueo, y
por guiarme
con su sabidura y conocimiento a lo largo del camino.
A mis padres, en especial a mi madre Marivel Barrios, por
llenarme de
confianza, sabidura y de acogerme en los momentos difciles y
lograr salir
delante de manera prspera.
Al personal de la planta Qumica Venoco C.A, ingenieros, obreros,
personal
administrativo, analistas y operadores por abrirme las puertas y
brindarme la
oportunidad de surgir mediante el empeo y trabajo arduo llevado
a cabo. En
especial al Ing. Rafael Villanueva, por darme la oportunidad de
desarrollar el
trabajo de grado en la planta y brindarme su apoyo para salir
adelante.
A mi tutora industrial, Ing. Abir Borhot, por brindarme su
apoyo, amistad y
confianza en los momentos tanto fciles como difciles a lo largo
del desarrollo
del trabajo de grado. Asimismo por la oportunidad de llevar a
cabo el trabajo de
grado bajo su observacin y supervisin, y lograr la finalizacin
del mismo.
A mi tutor acadmico, Ing. Waldo Urribarr, por brindarme su
apoyo,
conocimiento y confianza para en el desarrollo del trabajo
realizado.
A la Universidad Rafael Urdaneta por todos estos aos de
formacin
acadmica. Y a los profesores que lograron el que adquiriese
todos los
conocimientos que me han llevado a donde estoy.
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INDICE GENERAL
RESUMEN ABSTRACT INTRODUCCION.. CAPITULO I. EL PROBLEMA.
1.1. Planteamiento del problema
1.2. Objetivos de la investigacin..
1.2.1. Objetivo general.
1.2.2. Objetivos especficos.
1.3.
Justificacin...............................................
1.4. Delimitacin de la investigacin..
1.4.1. Delimitacin espacial.
1.4.2. Delimitacin temporal
1.4.3. Delimitacin cientfica
CAPITULO II. MARCO TERICO.
2.1. Descripcin de la empresa..
2.1.1. Misin..
2.1.2. Visin...
2.1.3. Seguridad, Higiene y Ambiente
2.1.4. Organigrama...
2.2. Antecedentes.
2.3. Bases tericas
2.3.1. Hidrocarburos aromticos.
2.3.1.1. Benceno
2.3.1.2. Tolueno.
pg.
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2.3.1.3. Xileno
2.3.2. Gasolina de pirolisis (PYGAS).
2.3.3. Proceso CAROM
2.3.4. Operaciones unitarias
2.3.4.1. Extraccin lquido-lquido..
2.3.4.2. Destilacin
2.3.5. Simulador de procesos..
2.3.5.1. Seleccin del modelo termodinmico..
2.3.5.2. ASPEN HYSYS 7.2
2.3.6. Estimacin de costos.
2.3.6.1. ndice de costos..
2.3.6.2. Clase de estimado de costos
2.3.7. Flujo de efectivos
2.3.8. Impuestos sobre la renta (ISLR)..
2.3.9. Valor de salvamento..
2.3.10. Vida til..
2.3.11. Depreciacin.
2.3.12. Valor presente neto (VPN).
2.3.13. Tasa mnima aceptable de retorno (TMAR)...
2.3.14. Tasa de inters de retorno (TIR)..
2.3.10. Periodo de recuperacin.
2.4. Sistema de variables.
CAPITULO III. MARCO METODOLGICO.
3.1. Tipo de la investigacin
3.2. Diseo de la Investigacin..
3.3. Tcnicas de recoleccin de datos..
3.4. Instrumentos de recoleccin de datos
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3.5. Fases de la investigacin
3.5.1. Fase I: Definicin de bases y criterios de diseo.
3.5.1.1. Especificacin de las bases y criterios de diseo.
3.5.2. Fase II: Desarrollo de modelos de simulacin que
representen el
proceso CAROM para el procesamiento de reformado cataltico y
de
PYGAS
3.5.2.1. Caracterizacin del reformado cataltico y de la mezcla
de
disolvente a utilizar
3.5.2.2. Seleccin del modelo termodinmico para el reformado
cataltico
3.5.2.3. Introduccin de datos en el simulador para el
reformado
cataltico.
3.5.2.4. Validacin del esquema de procesamiento con
reformado
cataltico.
3.5.2.5. Caracterizacin del flujo de PYGAS..
3.5.2.6. Seleccin del modelo termodinmico para el PYGAS
3.5.2.7. Introduccin de datos en el simulador para el
PYGAS..
3.5.3. FASE III: Comparacin de los resultados obtenidos de
los
modelos de simulacin propuestos
3.5.4.3. Determinacin de la rentabilidad del proyecto..
3.5.4.1. Obtencin de los precios referenciales de la materia
prima,
solvente, productos finales..
3.5.4.2. Estimado de costos de inversin capital y de costos
de
mantenimiento del proceso CAROM.
3.5.4.3. Determinacin de la rentabilidad del proyecto..
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pg.
CAPITULO IV. ANLISIS DE RESULTADOS.
4.1. Definicin de bases y criterios de diseo..
4.2. Desarrollo de modelos de simulacin que representen el
proceso
CAROM para el procesamiento de reformado cataltico y de
PYGAS...
4.3. Comparacin de los resultados obtenidos de los modelos
de
simulacin propuestos.
4.4. Determinacin la rentabilidad del proyecto..
CONCLUSIONES. RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS..
ANEXOS.
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NDICE DE TABLAS
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2.1. Propiedades de las gasolinas de pirolisis segn su
origen
2.2. Composicin tpica de la gasolina de pirolisis..
2.3. Modelos termodinmicos aplicados en HYSYS...
2.4. Modelos termodinmicos en uso en la industria de
proceso.
2.5. Clases de estimados de costo.
3.1. Composicin tpica de la alimentacin de reformado
cataltico
(prefraccionado)..
3.2. Composicin tpica de la mezcla de disolvente para
procesar
reformado cataltico (prefraccionado)
3.3. Bases de diseo de la columna extractora liquido-liquido
(C-201)
con reformado cataltico..
3.4. Bases de diseo de la columna stripper (C-202) con
reformado
cataltico..
3.5. Bases de diseo de las columnas con reformado
cataltico..
3.6. Composicin tpica de la alimentacin de PYGAS..
3.7. Indice de costos de Process Economic Program (PEP).
4.1. Composicin tpica de la mezcla de disolvente para el
reformado
cataltico (prefraccionado)
4.2. Bases de diseo de la columna de ELL (C-201) para el
procesamiento de reformado cataltico..
4.3. Bases de diseo de la columna stripper (C-202) para el
procesamiento de reformado cataltico .
4.4. Bases de diseo de las columnas restantes para el
procesamiento
de reformado cataltico.
4.5. Composicin tpica de la alimentacin de reformado
cataltico
(prefraccionado)
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4.6. Composicin tpica de la mezcla de disolvente para el
reformado
cataltico (prefraccionado)
4.7. Flujos msicos de la columna de ELL (C-201) en la seccin
de
extraccin con reformado cataltico
4.8. Flujos msicos de las columnas strippers (C-202 y C-203) en
la
seccin de extraccin con reformado
cataltico...................
4.9. Flujos msicos de la columna de benceno (C-301) en la
seccin
de fraccionamiento con reformado cataltico
4.10. Flujos msicos de la columna de tolueno (C-302) en la
seccin
de fraccionamiento utilizando reformado cataltico (tope).
4.11. Flujos msicos de la columna de tolueno (C-302) en la
seccin
de fraccionamiento utilizando reformado cataltico (fondo)
4.12. Composicin de la corriente de
PYGAS...........................
4.13. Flujos msicos en la T1 (ELL) en la seccin de extraccin
con
PYGAS
4.14. Composiciones msicas resultantes en la T1 (ELL) en la
seccin
de extraccin utilizando PYGAS.
4.15. Flujos msicos en la T2 (stripper) en la seccin de
extraccin
utilizando PYGAS..
4.16. Composiciones msicas resultantes en la T2 (stripper) en
la
seccin de extraccin utilizando PYGAS..
4.17. Flujos msicos en la T3 (stripper) en la seccin de
extraccin
utilizando PYGAS..
4.18. Composiciones msicas resultantes en la T3 (stripper) en
la
seccin de extraccin utilizando PYGAS..
4.19. Flujos msicos en la T6 (Columna de benceno) en la seccin
de
fraccionamiento utilizando PYGAS.
4.20. Flujos msicos en la T7 (Columna de tolueno) en la seccin
de
fraccionamiento utilizando PYGAS.
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4.21. Flujos msicos de los productos finales del proceso
CAROM
utilizando PYGAS..
4.22. Composiciones msicas resultantes de los productos finales
en
el proceso CAROM utilizando PYGAS ..
4.23. Comparacin de los valores de la bibliografa del
proceso
CAROM con los resultados de las simulaciones....
4.24. Costos del PYGAS y del solvente
4.25. Costos del agua y solvente de reposicin para el
procesamiento
de PYGAS..
4.26. Costos de capital de inversin por seccin del proceso
CAROM
original (ao 1997)
4.27. Costo total del capital de inversin por seccin del
proceso
CAROM original (ao 1997)
4.28. Costo total de servicios por seccin del proceso CAROM
original
(ao 1997)..
4.29. Costo total de labores por seccin del proceso CAROM
original
(ao 1997)..
4.30. Costos de Inversin capital, de servicios y laborales por
seccin
para el procesamiento de PYGAS (160 TMD) en el ao 1997..
4.31. ndice de costos de Process Economic Program (PEP)..
4.32. Costos de Inversin capital, de servicios y laborales por
seccin
para el procesamiento de PYGAS (160 TMD) en el ao 2012.
4.33. Ingresos por productos finales (Benceno, Tolueno,
Pesados,
Refinado)...
4.34. Resultados obtenidos para el procesamiento de PYGAS con
el
proceso CAROM
4.35. Valores obtenidos de los costos e ingresos de la planta
de
PYGAS de Qumica Venoco C.A...
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4.36. Valores diferenciales obtenidos entre CAROM para
procesar
PYGAS y la planta de PYGAS de Qumica Venoco C.A
4.37. Valores obtenidos del FEAI, ISLR, FEDI, depreciacin y
flujo de
caja anual
4.38. Valores obtenidos del VPN, TIR Y PR
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NDICE DE FIGURAS
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1.1. Diagrama de procesos de la planta PYGAS...
2.1. Organigrama de la planta de PYGAS....
2.2. Organigrama de la planta de PYGAS...........
2.3. Esquema del proceso CAROM. Seccin de extraccin.
2.4. Esquema del proceso CAROM. Seccin de fraccionamiento
3.1. Introduccin de compuestos en el simulador ASPEN
HYSYS......
3.2. Seleccin del modelo termodinmico en el simulador ASPEN
HYSYS....
3.3. Seleccin de equipos e introduccin de los flujos de procesos
en
el simulador ASPEN HYSYS..........
4.1. Diagrama de proceso del modelo desarrollado para la
simulacin
con reformado cataltico..
4.2. Diagrama de proceso del modelo desarrollado para la
simulacin con
PYGAS.
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Huerta Barrios, Joyfer Jos. EVALUACIN TCNICO-ECONMICA DEL
PROCESO CAROM PARA LA PRODUCCIN DE BENCENO A 99.9% DE PUREZA EN LA
PLANTA DE PYGAS DE QUIMICA VENOCO, C.A.. Trabajo Especial de Grado
presentado ante la Universidad Rafael Urdaneta para optar al ttulo
de Ingeniero Qumico. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de
Ingeniera. Escuela de Ingeniera Qumica. Maracaibo, Venezuela. 2012.
135p.
RESUMEN Actualmente, la planta de PYGAS de Qumica Venoco,
produce una corriente de benceno con 85% p/p de pureza a partir del
procesamiento de PYGAS. Teniendo la necesidad de aumentar esta
pureza, este trabajo de investigacin tuvo como objetivo general el
evaluar la factibilidad tcnico-econmica para la produccin de
benceno a 99.9% p/p utilizando el proceso CAROM, siendo sta una
tecnologa basada en principios de extraccin lquido-lquido y seguida
de destilacin extractiva para extraer el benceno-tolueno
proveniente de reformado cataltico y PYGAS. El tipo de investigacin
manejada fue de proyecto factible, apoyado en una investigacin
documental, de campo y experimental, y a su vez, se emple una
observacin de manera indirecta y documental. Con la definicin de
los parmetros de diseo, diagramas de procesos y flujos de proceso a
tratar, se seleccion como modelo termodinmico NRTL, por la
naturaleza de los compuestos tratados y operaciones unitarias
presentes. Luego se desarrollaron modelos de simulacin utilizando
el simulador comercial ASPEN HYSYS 7.2 tanto para la materia prima
original, para objeto de validacin, como de manera experimental con
el PYGAS. Posterior a ello, se visualizaron y compararon los
resultados obtenidos, que al lograrse el alcance de una pureza del
benceno a 99.93% p/p, y as como en productos de toluenos y pesados
de C8+ con 99.40% p/p y 98.44% p/p respectivamente, se opt a
realizar la evaluacin econmica del proceso y as determinar su
rentabilidad. Finalmente, obteniendo precios referenciales tanto de
materia prima, productos y equipos del proceso, se evalu la
factibilidad econmica resultando un VPN de $1,970,803.84 al tercer
ao, con una TIR de 16.53% y un perodo de recuperacin de 46 meses
aproximadamente. De manera que, resultando ser factible
econmicamente, CAROM resulta una alternativa para elevar la pureza
requerida del benceno de considerarse mayor tiempo de recuperacin.
Palabras clave: PYGAS, proceso CAROM, NRTL, extraccin
liquido-liquido, destilacin extractiva. [email protected]
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Huerta Barrios, Joyfer Jos. TECHNICAL-ECONOMIC EVALUATION OF
CAROM PROCESS FOR BENZENE PURITY PRODUCTION TO 99.99% IN THE PYGAS
PLANT OF QUIMICA VENOCO C.A.. Degree thesis presented to the Rafael
Urdaneta University for the degree of chemical engineer.
Universidad Rafael Urdaneta. Faculty of Engineering. School of
Chemical Engineering. Maracaibo, Venezuela. 2012. 135p.
ABSTRACT Currently, Quimica Venocos PYGAS plant, produces a
stream 85% w/w of benzene purity from PYGAS processing. Giving the
need to increase purity, this research aimed to evaluate technical
and economic feasibility for the production of benzene at 99.9%
using the CAROM, this is a technology based on principles of
liquid-liquid extraction followed by extractive distillation to
remove toluene-benzene from PYGAS and catalytic reforming. The type
of research that was handled was feasible project, supported by
documentary research, field and experimental, and in turn, we used
an indirect observation and documentary. With the definition of the
design parameters, process diagrams and process flows to be used,
was selected as a model thermodynamic NRTL, by the nature of the
compounds present treaties and unit operations. After that
simulation models were developed using the commercial simulator
ASPEN HYSYS 7.2 for the original raw material as a validation, and
as experimentally object with PYGAS. They were visualized and
compared the results obtained, that achieved the scope of pure
benzene at 99.93% w / w, and products as well as heavy toluenes and
C8 + with 99.40% w / w and 98.44% w / w respectively, we chose to
perform the economic evaluation of the process and determine its
profitability. Finally, obtaining benchmark prices of raw materials
and process equipment products, assessed the economic feasibility
resulting NPV of $ 1,970,803.84 to the third year, with an IRR of
16.53% and a recovery period of 46 months. So, proving to be
economically feasible, CAROM process is an excellent alternative to
raise the required purity of benzene if the recovery period was
bigger.
Keywords: PYGAS, CAROM process, NRTL, liquid-liquid extraction,
extractive distillation
[email protected]
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INTRODUCCIN
La gasolina de pirlisis o PYGAS es obtenida como subproducto del
proceso
de pirlisis de una corriente gaseosa o lquida de hidrocarburos
para obtener
etileno y propileno, El tipo de alimentacin empleada influye en
la composicin
del PYGAS, ya que sta contiene los compuestos ms pesados del
fraccionamiento de los productos de los hornos de pirlisis.
Mientras ms
pesada sea la carga de alimentacin, mayor nmero de
compuestos
aromticos y pesados estarn presente en el producto final.
La cantidad de compuestos aromticos presentes en el PYGAS, por
lo general
vara entre un 50% hasta un 70% de la corriente total,
dependiendo de la
naturaleza de la corriente de nafta o gasleo tratada. Por lo que
la planta
Qumica Venoco C.A, destinada a procesar 160 TMD de gasolina de
pirlisis,
obtiene un producto final con 85-95% p/p de pureza de benceno.
Sin embargo,
debido a la necesidad de producir un benceno comercial de 99,9%
p/p en la
planta para satisfacer las necesidades y demandas de la misma,
surge una
alternativa para la mejora del proceso de extraccin de benceno a
partir del
PYGAS.
sta alternativa consisti en implantar una tecnologa desarrollada
en otros
pases para obtencin de compuestos aromticos. Seleccionando,
entre
numerosas tecnologa existentes, el proceso CAROM cuyo fin es
extraer los
compuestos aromticos presentes en una alimentacin de reformado
cataltico
a travs de una extraccin lquido-liquido, entrando en contacto
con una
corriente de disolvente afn con los aromticos presentes.
Obtenida sta
corriente, se hace pasar por una columna de destilacin
extractiva, con el fin de
separar los compuestos aromticos arrastrados y proceder con
el
fraccionamiento posterior de la corriente deseada, y finalmente
obtener, en una
alta proporcin y pureza, los compuestos de benceno, tolueno y
xileno (BTX)
como productos finales.
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Por tal razn, el siguiente trabajo de investigacin presenta como
objetivo
general el evaluar la factibilidad tcnico-econmica para la
produccin de
benceno a 99.9% pureza utilizando el proceso CAROM y los
objetivos
especficos derivados fueron definir las bases y criterios de
diseo, desarrollar
modelos de simulacin que represente el proceso CAROM para el
procesamiento de reformado cataltico y de PYGAS, comparar los
resultados
obtenidos de los modelos de simulacin propuestos y finalmente,
determinar la
rentabilidad del proyecto.
Con el estudio del proceso CAROM, se consigui la seleccin de un
modelo
termodinmico que reflejase los distintos componentes a tratar, y
con la ayuda
del simulador comercial de procesos se consigui simular todos
los equipos del
proceso CAROM, para as verificar los distintos resultados de los
modelos
obtenidos y comparar los valores de rendimientos y purezas
alcanzadas del
proceso CAROM original con los obtenidos de los modelos de
desarrollados de
reformado cataltico y PYGAS respectivamente. Seguido de la
simulacin, se
continu con la evaluacin econmica para la cual, empleando
ciertas
expresiones matemticas de costos y capacidad, se demostrar si
resulta
rentable la implantacin de esta tecnologa.
El trabajo presentado a continuacin est estructurado de la
siguiente manera:
Captulo I: El problema (planteamiento del problema, objetivos,
justificacin,
delimitacin), Captulo II: Marco Terico (descripcin de la
empresa,
antecedentes, fundamentos tericos, antecedentes), Captulo III:
Marco
Metodolgico (tipo de investigacin, diseo de la investigacin,
tcnicas de
recoleccin de datos, instrumentos de recoleccin de datos, fases
de la
investigacin), Captulo IV: Anlisis de los resultados.
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CAPITULO I
EL PROBLEMA
1.1. Planteamiento del problema.
La planta de Qumica Venoco C.A procesa gasolina de pirlisis
denominado
PYGAS o gasolina estabilizada, con el fin de obtener tres
fracciones. La
primera es una fraccin liviana la cual est compuesta por
componentes cuyos
puntos de ebullicin son ms bajo con respecto al benceno; una
segunda
fraccin pesada la cual est integrada por componentes cuyos
puntos de
ebullicin son mayores que el del benceno y una tercera fraccin
que es el
corte central o producto objetivo, que contiene benceno
concentrado entre 85-
95% dependiendo del esquema de produccin que se maneje.
A continuacin se presenta un diagrama de procesos para reflejar,
de manera
sencilla, el procesamiento de la gasolina de pirlisis
(PYGAS):
Figura 1.1. Diagrama de procesos de la planta PYGAS (Qumica
Venoco C.A,
2005).
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El procesamiento de PYGAS se lleva a cabo en un tren de
fraccionamiento
constituido por tres columnas convencionales de destilacin. La
gasolina de
pirlisis almacenada en el patio de tanques es bombeada hacia la
planta, luego
se hace pasar por un separador agua-hidrocarburo para eliminar
la posible
humedad que contenga el PYGAS para ser precalentada con un
intercambiador de calor usando como fluido de calentamiento uno
de los
productos finales de planta, la corriente de fraccin pesada,
proveniente de la
torre 04T-3 y luego la gasolina de pirlisis es calentada en otro
intercambiador
de calor con aceite trmico.
Posteriormente, el PYGAS se dispone a mezclarse con el producto
de fondo de
la torre 04T-4, y es alimentado a la primera torre de destilacin
04T-2 en el
plato nmero 1. Los vapores provenientes de este plato alimentan
por el fondo
a la 04T-4. As, el producto de tope de la 04T-4, la fraccin
liviana, se enva a
los tanques de almacenaje.
Luego, el fondo de la torre 04T-2 alimenta a la torre 04T-3,
obteniendo el
benzol (85-95% p/p) por el tope, y ste es enviado a los tanques
de
almacenamiento. Finalmente, la corriente de fraccin pesada, es
utilizada para
el precalentamiento de la carga y luego ser enfriado para ser
almacenado a
temperatura de almacenaje y enviado a los tanques.
Se han llevado a cabo estudios y prcticas con la tecnologa
existente en
Qumica Venoco C.A para lograr incrementar la pureza del benzol y
satisfacer
las demandas del complejo Industrias Venoco en Gucara, Edo.
Carabobo;
puesto que estas instalaciones requieren de benzol a 99.9% p/p.
La adquisicin
de benceno a bajas purezas, como las producidas actualmente en
la planta
Qumica Venoco C.A, provoca en los equipos de la instalacin
problemas de
ensuciamiento por la presencia de otros compuestos, surgiendo
como
consecuencia la continua limpieza de estos equipos para que se
logre
continuar con su ptimo funcionamiento.
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Dejando as, como nica alternativa para las instalaciones en
Gucara, adquirir
el benzol de la refinera El Palito, provocando mayores costos
para la
produccin de los sectores de la planta que utilicen el benzol
como materia
prima.
Por esta razn, la produccin de benceno en Qumica Venoco C.A, se
ha
limitado a su produccin a benzol de 85% p/p de pureza, ya que
con ese
concentrado de benceno, la planta consigue vender sus productos
en el
exterior debido a que a menor pureza, menos precio es exigido y
por lo tanto,
se genera as mayor volumen de produccin de benzol.
De manera que se ha investigado sobre el uso nuevos equipos y
tecnologas,
de tal modo, que se puedan cumplir los parmetros requeridos para
la
produccin del benceno a 99.9% p/p. Debido a esto, se ha
conseguido
informacin sobre algunas tecnologas y procesos implementados en
diferentes
plantas a nivel mundial, que han permitido conseguir los
resultados esperados
de los procesos llevados a cabo en las mismas.
Es por ello, que se dispuso a evaluar el proceso CAROM (Carbide
Aromatic
Extraction), tecnologa que se encuentra licenciada por la
empresa UOP
(Universal Oil Collection Products). La finalidad de este
proceso CAROM es
aumentar la capacidad de alimentacin, mejorar la pureza del
producto y
recuperacin, y reducir el consumo de energa por unidad de
producto.
Este proceso consiste en dos etapas para remover los
hidrocarburos
aromticos. En la primera los aromticos son removidos por
extraccin lquido-
lquido con un solvente (mezcla de polialquenglicoles y glicol
ter) a
temperatura ambiente. En la segunda etapa, los aromticos son
separados del
solvente por destilacin al vapor.
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Por lo tanto, se llev a cabo una evaluacin tcnico-econmica del
proceso
CAROM que permiti determinar si se consigue el incremento de la
pureza del
benzol con el uso de esta tecnologa, para as lograr satisfacer
las demandas.
De igual manera, basndose en estudios econmicos, descifrar si
la
implantacin de este nuevo proceso resulta factible para la
planta Qumica
Venoco, C.A.
1.2. Objetivos.
1.2.1. Objetivo general.
Evaluar la factibilidad tcnico-econmica para la produccin de
benceno a
99.9% de pureza utilizando el proceso CAROM en la planta de
PYGAS de
Qumica Venoco, C.A.
1.2.2. Objetivos especficos. 1. Definir bases y criterios de
diseo.
2. Desarrollar modelos de simulacin que representen el proceso
CAROM
para el procesamiento de reformado cataltico y de PYGAS.
3. Comparar los resultados obtenidos de los modelos de
simulacin
propuestos.
4. Determinar la rentabilidad del proyecto. 1.3.
Justificacin.
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La realizacin de este trabajo permiti determinar si con el
proceso CAROM, se
logra obtener la pureza requerida por Qumica Venoco, C.A, en la
corriente de
benceno. En caso de obtener la pureza deseada, se procede a una
evaluacin
econmica, con el fin de poder ofrecerle una propuesta a la
planta de
procesamiento de PYGAS de Qumica Venoco, C.A, para cumplir su
objetivo, y
as la planta pudiese suministrar sus productos hacia la las
instalaciones en
Gucara, Edo. Carabobo y al mismo tiempo, obtener una mayor
demanda de
su producto principal benzol y por consiguiente, mayores
ingresos.
Desde el punto de vista metodolgico, con la ejecucin de este
trabajo se logr
un aporte para efectos de estudios, evaluacin y comparacin de
otros
proyectos de investigacin que requieran conocimientos acerca de
esta
tecnologa y sus resultados, para as llegar a establecer
comparaciones con
otras y poder llevar a cabo investigaciones que promuevan
mayores beneficios.
1.4. Delimitacin. 1.4.1. Delimitacin espacial.
El Trabajo Especial de Grado se llev a cabo en la planta
procesadora de
Qumica Venoco C.A, ubicada en el Complejo Petroqumico Ana
Mara
Campos, en los puertos de Altagracia, Edo. Zulia.
1.4.2. Delimitacin temporal.
El perodo de duracin de este trabajo especial de grado fue de
(9) meses,
desde el mes de octubre del 2012 hasta julio del 2013.
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1.4.3. Delimitacin cientfica.
En este Trabajo Especial de Grado se desarrollo estudios de
conceptos,
variables y metodologas que se vieron influenciados bajo los
principios de
ctedras como Operaciones Unitarias I, II y III, Tcnicas de
Simulacin, Diseo
de Plantas, Ingeniera Econmica.
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CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1. Descripcin de la empresa. La planta de Qumica Venoco C.A,
procesa gasolina de pirlisis denominado
PYGAS o gasolina estabilizada, la cual es un subproducto de las
plantas
Olefinas I y II del Complejo Petroqumico Ana Mara Campos.
Esta corriente de PYGAS, que es aproximadamente 50% rica en
benceno, es
procesada en la planta con el fin de obtener tres fracciones. La
primera es una
fraccin liviana la cual est compuesta por componentes cuyos
puntos de
ebullicin son ms bajo con respecto al benceno; una segunda
fraccin pesada
la cual est integrada por componentes cuyos puntos de ebullicin
son
mayores que el del benceno y una tercera fraccin que es el corte
central o
producto objetivo, que contiene benceno concentrado entre
85-95%
dependiendo del esquema de produccin que se maneje.
2.1.1. Misin.
La planta Qumica Venoco, C.A, teniendo como gua la satisfaccin
de las
necesidades de sus clientes, promueve, opera y lideriza negocios
rentables
propios o en asociacin dentro de la industria qumica,
petroqumica,
valindose de sus propios mritos y capacidades de sus ventajas
competitivas
reales en tecnologas y recursos humanos.
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2.1.2. Visin.
Asume el reto de consolidarse como empresa lder, modelo de
organizacin y
gestin profesional, guiadas por la moral y la tica que atiende a
sus clientes
en las areas qumicas y petroqumicas en los mercados nacional
e
internacional.
2.1.3. Seguridad, Higiene y Ambiente La planta de Qumica Venoco,
C.A declara su adhesin a los principios de
Responsabilidad Integral, promoviendo la gestin proactiva de
Salud,
Seguridad y Ambiente. En consecuencia, se adoptan y aplican
todas las
medidas que racionalmente tiendan a eliminar o reducir los
riesgos a la salud y
seguridad de las personas, instalaciones, comunidad, clientes,
suplidores y
ambiente, a travs de la mejora de sus procesos y actividades, de
conformidad
con las disposiciones legales y reglamentarias vigentes.
2.1.4. Organigrama. A continuacin se presenta como est
organizada la planta Qumica Venoco.
C.A:
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Figura 2.2. Organigrama de la planta de PYGAS (Qumica Venoco
C.A, 2010).
2.2. Antecedentes. Borhot (2013), realiz el trabajo de grado
titulado: Evaluacin tcnico-
econmica de esquemas de procesamiento para recuperacin de
benceno a
partir de gasolinas o hidrocarburos mezclados, Universidad del
Zulia, Escuela
Facultad de Ingeniera, Divisin de Postgrado, Edo Zulia.
En este trabajo de investigacin se realiz la evaluacin de varias
tecnologas
patentadas en el rea de obtencin de aromticos a partir de
hidrocarburos
mezclados para seleccionar la mejor alternativa tcnica y
econmicamente
factible. Los objetivos planteados fueron el desarrollo de una
matriz de estudio
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de los diferentes esquemas de procesamientos y de los solventes
usualmente
utilizados para la extraccin de aromticos, incluyendo en los
criterios de
seleccin, purezas, rendimientos, costo, tipo de solvente y
disponibilidad en el
pas, complejidad del proceso, entre otros. Para lo cual se
utiliz un programa
comercial de simulacin junto con la seleccin del paquete
termodinmico para
representar el modelaje de los procesos, validando los parmetros
de diseo
utilizando las composiciones tpicas de la corriente de PYGAS de
la planta
QVCA, a fin de verificar las condiciones de operacin,
rendimientos y
composicin de los productos de extraccin, entre otros criterios.
Y finalmente,
por medio de un estudio econmico clase V, obtener los
indicadores de
rendimiento de las opciones. Los resultados definieron 3
propuestas: proceso
CAROM, proceso SULFOLANE y proceso UDEX, que mediante el mtodo
del
promedio ponderado se seleccion la tecnologa CAROM por ser
tcnicamente
eficiente en cuanto a que el proceso es adaptable a la materia
prima PYGAS.
La elaboracin de este trabajo constituy una gran base para el
desarrollo de
este trabajo debido a que se obtiene datos tcnicos y econmicos
del proceso
CAROM, el cual resulta el proceso ms factible para la remocin de
los BTX
presentes en alimentaciones de PYGAS como las tratadas en la
planta de
Qumica Venoco C.A. Por esa razn se propone a evaluar tcnicamente
el
procesamiento completo de esta tecnologa, incluyendo la zona de
extraccin y
fraccionamiento de la misma, teniendo en cuenta la referencia de
resultados
obtenidos de la simulacin desarrollada en el simulador ASPEN
HYSYS 7.2 de
este trabajo.
Pulido y Venero (2008), realizaron el trabajo especial de grado
titulado:
Evaluacin de la factibilidad tcnica del uso de hidrgeno como
gas
combustible hacia el horno de craqueo R-401 de la planta de MVC
II del
Complejo Ana Mara Campos, Universidad Rafael Urdaneta, Escuela
de
Ingeniera Qumica, Edo Zulia.
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Entre los objetivos de este trabajo se encontraron: 1) Evaluar
situacin actual
del gas combustible alimentado al horno, 2) Definir las bases y
criterios de
diseo del proyecto, 3) Evaluar la factibilidad tcnica del uso de
hidrogeno
como gas combustible y 4) Desarrollar la ingeniera conceptual
para el uso de
Hidrgeno en el Horno de Craqueo R-401 de la planta de MVC II.
Para llevar a
cabo la revisin bibliogrfica o documental de este trabajo, se
recurri a la
planoteca del complejo para ubicar datos de operacin de la
planta, valores de
diseo, trabajos de investigacin, artculos cientficos, patentes a
travs de los
cuales fueron extrados algunos datos que contribuyeron al
desarrollo de la
investigacin. Tambin se dispuso de revisin de diagramas de
flujos de
procesos (PFD), planos de instrumentacin y tubera (P&ID), as
como datos
de configuracin de sistema, rendimiento y efectividad del
sistema que encierra
el proceso tratado.
Con el apoyo de este trabajo, se llev a cabo numerosas
revisiones
bibliogrficas o documentales para lograrse la obtencin de datos
de
operacin, valores de diseo, rendimiento de los productos, entre
otros; puesto
que existen muchos documentos cientficos que aportan bases sobre
el uso de
equipos, tipos de disolventes, etc. Asimismo se dispuso a
realizarse una
recopilacin de informacin de los reportes diarios de la planta,
para lograrse la
caracterizacin de la alimentacin y toda la informacin necesaria
para poder
representar el proceso de gasolina de pirlisis, a partir del
proceso CAROM, y
poder obtener la pureza del benceno deseada.
Almarza (2009), realiz el trabajo especial de grado titulado
Evaluacin
hidrulica de las columnas de destilacin de la planta de
fraccionamiento de
Bajo Grande, en la Universidad Rafael Urdaneta, Escuela de
Ingeniera
Qumica, Edo. Zulia.
Uno de los objetivos tratados en la investigacin fue el de
modelar el proceso
de fraccionamiento de la planta de GLP bajo grande por diseo
utilizando el
simulador de procesos HYSYS versin 3.2, el cual se procedi con
la
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simulacin de el sistema de alimentacin junto con el sistema
de
fraccionamiento utilizando el modelo termodinmico adecuado para
representar
el comportamiento de los componentes, luego la posterior
inclusin de los
equipos y condiciones de operacin que permitieran obtener la
corrida de la
simulacin con las caractersticas de diseo.
El uso de este programa de simulacin signific un aporte para
este proyecto,
pues HYSYS permite una fcil instalacin y manejo de las
operaciones
unitarias del proceso a tratar, una rpida identificacin de las
condiciones y
propiedades de las corrientes involucradas con lo que se logra
una fcil
variacin en las composiciones de las corrientes y asimismo
determinar los
requerimientos de energa en cada operacin a tratar, etc. Esto
permiti una
fcil interaccin con las propiedades del sistema para lograr
establecer
modelos de simulacin con las condiciones de operacin ms
adecuadas, que
logren cumplir el objeto de investigacin de incrementar la
pureza del benceno.
2.3. Bases tericas. 2.3.1 Hidrocarburos aromticos (BTX). Los
compuestos aromticos son el benceno y los compuestos de
comportamiento qumico similar, es por ello que son las
propiedades
aromticas que distinguen al benceno de los hidrocarburos
alifticos. Los
hidrocarburos aromticos se caracterizan por su tendencia a la
sustitucin
heteroltica, tambin estas mismas reacciones de sustitucin
son
caractersticas de anillos aromticos dondequiera que
aparezcan,
independientemente de los otros grupos funcionales que la
molcula pueda
contener. (Morrison y Boyd, 2005).
Los hidrocarburos aromticos simples provienen de dos fuentes
principales:
hulla y petrleo. La primera es una mezcla muy compleja,
formada
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principalmente por grandes arreglos de anillos semejantes unidos
al benceno.
Se efecta una ruptura trmica de la hulla cuando se calienta a
1000 C en
ausencia de aire y se obtiene una mezcla llamada alquitrn de
hulla formada
por productos voltiles que destilan. La destilacin fraccionada
del alquitrn de
hulla produce benceno, tolueno, xileno (dimetilbenceno),
naftaleno y otros
varios compuestos aromticos.
El petrleo, a diferencia de la hulla, contiene pocos compuestos
aromticos y
consiste principalmente en alcanos. En la refinacin del petrleo,
se forman
molculas aromticas cuando los alcanos pasan sobre un
catalizador
aproximadamente a 500 C bajo presin elevada. Por ejemplo, el
heptano se
convierte en tolueno por deshidrogenacin y ciclacin. (Mcmurry,
2005).
El anillo bencnico es una de las ms resaltantes caractersticas
de estos
hidrocarburos, puesto que este representa el constante
movimiento de los
electrones del mismo, indicando que los enlaces dobles y simples
alternen,
dndole estabilidad a todo el compuesto. (Morrison y Boyd,
2005).
Entre lo ms resaltantes de estos compuestos se encuentran:
2.3.1.1. Benceno. Es un hidrocarburo aromtico de frmula molecular
C6H6, a l y sus derivados
se le denominan compuestos aromticos debido al olor
caracterstico que
poseen. Como caractersticas tenemos:
a) Apariencia: Incoloro
b) Densidad: 879 kg/m3
c) Peso molecular: 78.112 g/mol
d) Punto de fusin: 5C
e) Punto de ebullicin: 80 C
f) Solubilidad en agua: 1.79 (MSDS T3Q, 2008)
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2.3.1.2. Tolueno Este compuesto de formula molecular C6H5CH3, es
la materia prima a partir
de la cual se obtienen derivados del benceno, el cido benzoico
el fenol, la
caprolactama, la sacarina.
El tolueno se adiciona a los combustibles (como antidetonante) y
como
disolvente para pinturas, revestimientos, caucho, resinas y
diluyentes en
adhesivos.
Entre sus propiedades tenemos: a) Apariencia: Liquido
incoloro
b) Masa molecular: 92.15 g/mol
c) Densidad: 870 kg/m3
d) Punto de ebullicin: 110.6 C (MSDS Corquiven, 2007).
2.3.1.3. Xileno. Es un compuesto aromtico, tambin denominado
dimetil-benceno, cuya
frmula molecular es C6H4(CH3)2. Al igual que el benceno es un
agente
narctico. Las exposiciones prolongadas a este producto pueden
ocasionar
alteraciones al sistema nervioso central y en los rganos
hematopoyticos.
a) Apariencia: Lquido incoloro
b) Peso molecular: 106.7 g/mol
c) Punto de ebullicin: 144C
d) Densidad: 870 kg/m3
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e) Solubilidad en agua: Insoluble (MSDS Corquiven, 2007).
2.3.2 Gasolina de pirlisis (PYGAS).
La gasolina de pirlisis es un subproducto del proceso de
pirlisis de una
corriente gaseosa o lquida de hidrocarburos para obtener
etileno
principalmente, el cual es un proceso que consiste la
descomposicin trmica
de la corriente para convertirla en productos slidos, lquidos, y
gaseosos, con
estructura ms simple. La corriente gaseosa puede contener
compuestos como
etano, propano, butano y mezclas de los mismo, en cambio la
corriente liquida
puede estar compuesta por nafta, gasleo o una mezcla de
ambos.
La gasolina de pirlisis o PYGAS es mucho ms rica en aromticos
que el
reformado cataltico, por lo que se prefiere para la produccin de
BTX. En este
procesamiento de la gasolina de pirlisis, se logra una mayor
cantidad de la
misma cuando la alimentacin para su obtencin son ms pesadas que
el
butano, incluyendo nafta liviana, nafta de amplio rango de
ebullicin y gasoil
liviano. Se presenta a continuacin la Tabla 2.1 en la cual se
presenta las
propiedades de la gasolina de pirlisis segn su origen (Texta y
Mena, 2004).
Tabla 2.1. Propiedades de las gasolinas de pirlisis segn su
origen.
Propiedad
Gasolina proveniente de
la pirlisis de
hidrocarburos ligeros.
Gasolina proveniente de la
pirlisis de hidrocarburos
pesados
% peso Parafinas 2.330 9.1
% peso Isoparafinas 5.23 3.4
% peso Olefinas 39.55 15
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Tabla 2.1. Continuacin.
% peso Naftenos 2.61 3.9
% peso Aromticos 50.28 68.6
(Texta y Mena, 2004). Debido a su alto contenido en monolefinas
y diolefinas conjugadas y no
conjugadas, es susceptible a polimerizar fcilmente a altas
temperaturas y en
presencia de agentes oxidantes. Esto indica que el compuesto es
trmicamente
inestable y por lo tanto es necesario un primer tratamiento en
presencia de un
catalizador suficientemente selectivo, para eliminar las
diolefinas y compuestos
estirnicos, dando como resultado una gasolina estable la cual
puede
introducirse directamente a la piscina de gasolinas (Texta y
Mena, 2004).
Ms especficamente la composicin tpica de la gasolina de
pirlisis, se
presenta a continuacin:
Tabla 2.2. Composicin tpica de la gasolina de pirlisis.
Diolefinas (C4) 0 Estireno 4.5 Olefinas (C4) 0 Etilbenceno
1.96
Parafinas (C4) 0 Aromaticos C8 8.74 Isopreno 0.04 Naftenos C8 0
2MB2 0.01 Diolefinas C8 0.08 Isopentanos 0.04 Olefinas C8 1.92
Cy-Pentadienos 0.13 Parafinas C8 2.23 Cy-Pentenos 0.1 Indenos 1.85
Cy-Pentanos 0.09 Indanos 0.14
Diolefinas (C5) 0.23 Alquenil Aromaticos (C9) 3.74
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Tabla 2.2. Continuacin.
Olefinas (C5) 0.13 Aromaticos (C9) 7.36 Parafinas (C5) 0.05
Naftenos (C9) 0 Diolefinas (C6) 3.02 Metilindenos 0.5
Olefinas (C6) 3 Metilindanos 0 Parafinas (C6) 2
Diciclopentadieno 4.49
Benceno 24.2 di-hidro- Diciclopentadieno 1.17
Cy-Hexano .5 Naftenos (C10) 1.58 Diolefinas (C7) 0 Pesados (C11)
0.4 Olefinas (C7) 3 Pesados (C12) 1 Parafinas (C7) 2 Pesados (C13)
0 Tolueno 18.8 Pesados (C14) 0 Metilciclo hexano
1.02 Sumatoria 100
(Gelbein, 2008)
2.3.3. Proceso CAROM. La corporacin Union Carbide, desarrolla e
introduce el proceso CAROM en el
ao 1986, para actualizar tecnologas de extraccin existentes como
UDEX y
Tetra. El objetivo de esta invencin era la de aumentar la
capacidad de
alimentacin, mejorar la pureza del producto y la recuperacin, as
como
reducir el consumo de energa por unidad de producto. El proceso
CAROM
ahora es comercializado y licenciado por UOP (Gelbein,
2008).
Este proceso fue diseado basado en una extraccin lquida basada
en 19 200
bbl/d de una alimentacin de reformacin despentanizada. El
reformado es
prefraccionado para proveer 8 200 bbl/d de un corte de
benceno-tolueno en la
extraccin, siendo el benceno el producto primario. (Leiby,
1997).
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De igual manera Leiby (1997), indica que el proceso consiste en
un proceso de
dos etapas para remover los hidrocarburos aromticos de las
corrientes de
reformado. En la primera etapa, los aromticos son removidos por
extraccin
liquido-lquido con un solvente (el cual es una mezcla de
polialquenglicoles y
glicol ter) a temperatura ambiente. En una segunda etapa, los
aromticos son
separados del solvente por destilacin al vapor.
CAROM utiliza un sistema de disolvente de dos componentes que
consiste de
tetraetilenglicol 80-95% y 5-20% de un ter de glicol
co-disolvente (por ejemplo,
metoxi diglicol) (Gelbein, 2008).
Se presenta a continuacin, el esquema bsico del proceso CAROM en
la
siguiente figura: DERECHOS
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Figura 2.4. Esquema del proceso CAROM. Seccin de fraccionamiento
(Leiby,
1997).
El proceso es llevado a cabo de la siguiente manera: La
alimentacin entra en
el extractor entre el medio y la bandeja de fondo en funcin de
si el nfasis est
en una mayor recuperacin o mayor pureza del producto. El
disolvente pobre,
esencialmente libre de componentes de hidrocarburos, entra en la
columna
extractora en la parte superior. Un reflujo de hidrocarburos a
la parte inferior de
la columna extractora es una porcin de la fraccin de cabeza del
separador.
Luego el disolvente rico sale de la parte inferior de la columna
extractora y se
enva a la parte superior de la columna de separacin. El
extractor funciona a
una menor que la presin de la columna de destilacin.
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Despus del flash o vaporizacin inicial, el disolvente rico se
somete a una
destilacin extractiva en la seccin superior de la columna.
Cualquier contenido
de no aromticos contenidos en el disolvente rico se elimina como
extractor de
vapores de cabeza junto con una pequea cantidad de
compuestos
aromticos. Las corrientes de hidrocarburos y el agua se decantan
en el
acumulador y la fase de hidrocarburos se somete a reflujo de
nuevo a la parte
inferior de la columna de extraccin y la fase de agua se une al
agua de lavado
gastado de la columna de lavado de refinado para convertirse en
el agua de
extraccin.
En la seccin debajo de la extraccin lateral, se elimina el
disolvente de
componentes aromticos por la accin combinada de la caldera de
extractor y
separador de vapor inyectado cerca de la parte inferior de la
columna. La
corriente lateral es una corriente de vapor compuesta
esencialmente de slo
componentes aromticos que se envan a la seccin de
fraccionamiento de la
planta. Y finalmente en la parte inferior de la columna de
destilacin, solvente
pobre (esencialmente libre de hidrocarburos) se enfra a
temperatura de
extraccin por intercambio transversal y entra en la parte
superior de la
columna de extraccin. (Gelbein, 2008).
Esta tecnologa utiliza como disolvente una mezcla de
polialquenglicol (como el
tetraetilenglicol) y ter de glicol, ya que proporciona un
rendimiento mejorado
de extraccin, debido al aumento de la capacidad o de la
selectividad de ese
disolvente. (Forte, 1991)
Segn Forte (1991), utilizando el disolvente mixto en ciertos
rangos de
operacin de extraccin se puede lograr ventajas como la
selectividad de
extraccin se potencia a temperaturas ms bajas, y por lo tanto,
la pureza del
compuesto aromtico es superior; y trabajando con bajas
temperaturas, se
logra mejorar la estabilidad trmica del disolvente mixto.
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2.3.4. Operaciones Unitarias. Las operaciones unitarias estudian
principalmente la transferencia y los
cambios de energa, la transferencia y los cambios de materiales
que se llevan
a cabo por medios fsicos, pero tambin por medios
fisicoqumicos.
(Geankoplis, 1998).
Indica Geankoplis (1998), que dentro de las principales
operaciones tenemos:
a) Flujo de fluidos. Estudia los principios que determinan el
flujo y transporte
de cualquier fluido de un punto a otro.
b) Transferencia de calor. Esta operacin unitaria concierne a
los principios
que gobiernan la acumulacin y transferencia de calor y de energa
de un
lugar a otro.
c) Evaporacin. ste es un caso especial de transferencia de
calor, que
estudia la evaporacin de un disolvente voltil (como el agua), de
un
soluto no voltil como la sal o cualquier otro tipo de material
en solucin.
d) Secado. Separacin de lquidos voltiles casi siempre agua de
los
materiales slidos.
e) Destilacin. Separacin de los componentes de una mezcla lquida
por
medio de la ebullicin basada en las diferencias de presin de
vapor.
f) Absorcin. En este proceso se separa un componente gaseoso de
una
corriente por tratamiento con un lquido.
g) Separacin de membrana. Este proceso implica separar un soluto
de un
fluido mediante la difusin de este soluto de un lquido o gas, a
travs de
la barrera de una membrana semipermeable a otro fluido.
h) Extraccin lquido-lquido. En este caso, el soluto de una
solucin lquida
se separa ponindolo en contacto con otro disolvente lquido que
es
relativamente inmiscible en la solucin.
i) Adsorcin. En este proceso, un componente de una corriente
lquida o
gaseosa es retirado y adsorbido por un adsorbente slido.
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j) Lixiviacin lquido-slido. Consiste en el tratamiento de un
slido
finamente molido con un lquido que disuelve y extrae un soluto
contenido
en el slido.
k) Cristalizacin. Se refiere a la extraccin de un soluto, como
la sal, de una
solucin por precipitacin de dicho soluto.
l) Separaciones fsico-mecnicas. Implica la separacin de slidos,
lquidos
o gases por medios mecnicos, tales como filtracin, sedimentacin
o
reduccin de tamao, que por lo general se clasifican como
operaciones
unitarias individuales.
2.3.4.1. Extraccin liquido lquido. La extraccin lquido es la
separacin de los componentes de una solucin
lquida por el contacto con otro lquido insoluble. Si las
sustancias que
componen la solucin original se distribuyen de manera distinta
entre las dos
fases lquidas, se puede lograr cierto grado de separacin, que
pueda
incrementarse mediante el uso de contactos mltiples.
En todas las operaciones de este tipo, la solucin que se va a
extraer se llama
alimentacin, y se denomina disolvente al lquido con el cual se
pone en
contacto la alimentacin, Luego, el producto resultante de la
operacin rico en
disolvente se llama extracto y finalmente, el lquido residual
donde se separ el
soluto es el refinado. En procesos ms complicados, se puede
utilizar dos
solventes para llevar a cabo la separacin de los componentes de
una
alimentacin. (Treybal, 1988).
Segn Martnez y Rus (2004), la extraccin lquido-lquido es la
operacin de
separacin de uno o varios componentes de una mezcla lquida
mediante un
disolvente inmiscible con ella y de distinta naturaleza.
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La extraccin lquida produce nuevas soluciones, que a su vez
deben
separarse, frecuentemente por destilacin o evaporacin, debido a
la dificultad
que se presenta en la separacin de ciertos compuestos por
operaciones como
destilacin o evaporacin, por lo que una extraccin seguida de una
posterior
destilacin puede promover relativa facilidad en la
separacin.
En la destilacin, en donde la fase vapor se crea a partir del
liquido por adicin
de calor, el vapor y el lquido estn compuestos necesariamente de
las mismas
sustancias; por lo tanto, son muy similares qumicamente.
Entonces, las
separaciones producidas dependen de las presiones de vapor de
las
sustancias. En contraste, en el caso de la extraccin lquida, los
componentes
principales de las dos fases son muy distintos qumicamente; por
esto, son
posibles las separaciones de acuerdo con el tipo qumico.
(Treybal, 1988).
De acuerdo a Treybal (1988), el aumento de solubilidad a
temperaturas ms
altas influye considerablemente sobre el equilibrio ternario.
Las operaciones de
extraccin lquida, que dependen de la formacin de fases lquidas
insolubles,
deben llevarse a cabo a temperaturas inferiores a la temperatura
crtica y con
respecto a las presiones que, excepto a ser muy elevadas, el
efecto de la
presin sobre el equilibrio lquido es tan pequeo que generalmente
puede
ignorarse. Adems seala que para la eleccin de un correcto
disolvente que
permita lograr una correcta extraccin del componente deseado se
deben
tomar en cuenta ciertos factores como:
a) Una alta selectividad para obtener un componente muy puro. En
el caso de
la gasolina de pirlisis, es la capacidad del solvente de extraer
los
compuestos aromticos sin extraccin de parafinas y naftenos en la
que
existe una alta concentracin de los mismos.
b) Insolubilidad del disolvente
c) Una diferencia en las densidades de las fases lquidas
saturadas. Cuanto
mayor sea la diferencia tanto mejor.
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d) Deber ser estable e inerte qumicamente frente a los dems
componentes
del sistema.
e) Siempre es necesario que exista una recuperacin del
disolvente para
volverlo a utilizar, que generalmente se lleva a cabo con otras
operaciones
de transferencia de masa, como la destilacin.
f) El disolvente a tratar debe posee bajo costo y no debe ser
txico ni
inflamable.
2.3.4.2. Destilacin. Esta operacin unitaria tambin es conocida
como fraccionamiento o
destilacin fraccionada. La separacin de los constituyentes se
basa en las
diferencias de volatilidad. En la destilacin, una fase vapor se
pone en contacto
con una fase lquido, transfirindose masa del lquido al vapor y
del vapor al
lquido. Por lo general, el lquido y el vapor contienen los
mismos componentes
aunque en distintas proporciones.
La destilacin se utiliza mucho para separar mezclas lquidas en
componentes
ms o menos puros. Debido a que la destilacin implica evaporacin
y
condensacin de la mezcla, es una operacin que necesita grandes
cantidades
de energa. (Foust, 2006).
Otra definicin manejada, es que la destilacin o rectificacin es
una operacin
de separacin de uno o varios componentes de una mezcla lquida o
gaseosa
mediante la accin de un vapor o lquido generado respectivamente
por
calefaccin o enfriamiento de la mezcla original. (Martnez y Rus,
2004).
Las aplicaciones de la destilacin son muy diversas. Por ejemplo,
el oxgeno
puro que se utiliza en la fabricacin de acero, en las naves
espaciales y en
aplicaciones medicnales, se produce por destilacin del aire
previamente
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licuado. Las fracciones del petrleo (tales como gases ligeros,
nafta, gasolina,
queroseno, combustleo, aceite lubricantes y asfalto) se obtienen
en grandes
columnas de destilacin a las que se alimenta el crudo. Estas
fracciones se
procesan despus para obtener los productos finales y, con
frecuencia, la
destilacin tambin interviene en las etapas intermedias de este
proceso.
(Foust, 2006).
Una las ventajas de un mtodo de separacin como ste. En la
destilacin, la
nueva fase difiere de la original por su contenido calorfico,
pero el calor se
incrementa o se elimina sin dificultad; por supuesto, debe
considerarse
inevitablemente el costo de aumentarlo o eliminarlo. (Treybal,
1988).
Para que se lleve a cabo la separacin de estos compuestos, el
requisito
bsico es que la composicin del vapor sea diferente a la del
lquido con el cual
est en equilibrio en el punto de ebullicin. Esta operacin
difiere de la
absorcin en cuanto que a uno de los componentes de la misma es
insoluble
en la fase lquida. (Treybal, 1988).
Se encuentran distintos tipos de destilacin, de las cuales
tenemos: a) Destilacin Flash: La destilacin flash consiste en la
vaporizacin de una
fraccin definida del lquido, en una forma tal que el vapor que
se forma
est en equilibrio con el lquido residual, la separacin del vapor
y el
lquido, y posterior condensacin del vapor (Mccabe, Smith y
Harriot,
1998).
Otro concepto es que una destilacin que consiste en la produccin
de un
vapor por ebullicin de la mezcla lquida que se va a separar en
una sola
etapa, para recuperar condensar los vapores, la cual se
vaporiza
parcialmente. En este mtodo no se permite que el lquido regrese
al
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destilador de una sola etapa y se ponga en contacto con los
vapores que
se desprenden. (Geankoplis, 1998).
b) Destilacin por arrastre de vapor: Los lquidos con alto punto
de ebullicin
no se pueden purificar por destilacin a presin atmosfrica,
puesto que los
componentes de la mezcla lquida podran descomponerse a las
temperaturas elevadas que se requieren. Con frecuencia, las
sustancias de
alto punto de ebullicin son casi insolubles en agua; entonces,
se logra una
separacin a temperatura ms baja por medio de este mtodo que
consiste
en una destilacin simple con arrastre de vapor, mtodo que se usa
con
bastante frecuencia para separar un componente de alto punto
de
ebullicin de cantidades pequeas de impurezas no voltiles.
(Geankoplis,
1998).
c) Destilacin extractiva: Segn Mccabe, et al., (1998) es un
fraccionamiento
que se facilita con la adicin de un nuevo componente al sistema.
El nuevo
componente se elige juiciosamente para desplazar el equilibrio
vapor-
lquido en el sentido favorable. La operacin es extractiva si el
disolvente
es mucho menos voltil que los componentes por separar, y por
tanto se
carga continuamente cerca de la parte superior de la columna
destiladora
para mantener una concentracin apreciable del agente separador
en
lquido sobre la mayora de los platos de la columna.
2.3.5. Simulador de procesos Los simuladores de procesos son
representaciones de modelos matemticos
que reproducen las operaciones unitarias en un proceso dado, por
ello son
dedicados fundamentalmente a la industria con el objetivo de
mejorar e
incrementar la eficiencia de las mismas a permitir hacer
simulaciones de
diferentes procesos antes de que ocurran en realidad, las cuales
producen
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resultados que pueden ser analizados para una futura realizacin
de los
mismos.
Un aspecto muy importante en los simuladores de procesos, es
la
disponibilidad de propiedades termodinmicas y de transporte de
la corriente
del proceso, estas propiedades son fundamentales para efectuar
los balances
de materia y energa al grado de que si tenemos buenos datos o
buenas
correlaciones para las propiedades, entonces los resultados de
la simulacin
sern altamente confiables. (Martnez, Alonso, Lpez, Salcedo y
Rocha, 2000).
Los simuladores modernos deben permitir la seleccin de los
modelos de
propiedades termodinmicas adecuados para la naturaleza de
componentes
qumicos, estados de agregacin y condiciones de operacin. Segn
Martnez,
et al., (2000) estos simuladores tienen ciertas ventajas
como:
a) Logran la reduccin del tiempo de trabajo.
b) Permite al equipo de diseadores probar entre rpidamente
entre
diferentes configuraciones del equipo.
c) Se permite la mejora de procesos existentes.
d) Pueden modificarse variables del proceso y observar su
comportamiento al
caso real, ya que esto representara un riesgo para la
planta.
e) Realizar la evaluacin econmica de una planta de procesos.
2.3.5.1. Seleccin del modelo termodinmico. Todo en una simulacin
de procesos, desde el balance de materia a los
caudales molares, a las propiedades de transporte, a la
separacin obtenible
en las columnas, depende de la precisin de los datos
termodinmicos usados.
Los simuladores de proceso poseen paquetes termodinmicos
completos, que
el usuario selecciona como un todo y que, sin embargo, pueden
llegar a
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producir resultados errneos en todo el proceso, ya que, sin
avisar, van a
aplicar ecuaciones por defecto para el clculo de numerosas
propiedades. La
eleccin segura del modelo termodinmico requiere conocer el
sistema
qumico, las opciones de clculo del simulador a usar y el margen
de error
aceptable, especialmente en los casos habituales de diseo de
nuevas plantas
o de solucin de problemas de las existentes. (Feliu, 2006)
2.3.5.2. ASPEN HYSYS 7.2. Indica Aspentech (2011), que el
simulador ASPEN HYSYS es una herramienta
de modelado de procesos para el diseo conceptual, planificacin
empresarial,
gestin de activos, y la supervisin del rendimiento de produccin
de petrleo y
gas, procesamiento de gas, refino de petrleo y las industrias de
separacin de
aire. ASPEN HYSYS es un elemento central de aspenONE
(AspenTech
aplicaciones de ingeniera) Algunas de las caractersticas claves
incluyen:
a) Fcil de usar y fcil de entrenar. ASPEN HYSYS se ha
consolidado como
una muy intuitiva y fcil de usar en el simulador de procesos de
petrleo y
gas y la industria de refinacin. Los usuarios con poco
conocimiento previo
de Aspen HYSYS puede recoger y formar a s mismos en sus
capacidades
de modelado. La evaluacin dinmica de los modelos de
procesos.
b) Ofrece una base completa para el clculo de la termodinmica
exacta de
las propiedades fsicas, propiedades de transporte y
comportamiento de las
fases para el petrleo y gas y las industrias de refinacin.
c) Eficiente flujo de trabajo para el diseo de procesos,
dimensionamiento de
equipos, y la estimacin preliminar de costos dentro de un
ambiente a
travs de la integracin con otras herramientas de Ingeniera
aspenONE.
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El simulador ASPEN HYSYS tiene la particularidad de estar
diseado en un
lenguaje interactivo permitiendo su fcil instalacin. Una de las
comodidades
del ASPEN HYSYS es que cuenta con una hoja de trabajo, lo que
proporciona
una rpida identificacin de las condiciones y propiedades de las
corrientes
involucradas en el proceso, y permite de forma sencilla los
valores de
composicin, flujo, temperatura y presin en las corrientes
especificadas.
Cuenta con un diagrama de procesos (PFD) en el cual, mediante
comandos
especficos, presenta las condiciones de presin temperatura,
flujo y/o
entalpas de las diferentes corrientes que intervienen en el
proceso.
(Aspentech, 2011).
Se presenta a continuacin los diferentes modelos termodinmicos
que utiliza
el simulador HYSYS:
Tabla 2.3. Modelos termodinmicos aplicados en HYSYS.
Modelo de Actividad Ecuaciones de Estado Miscelneos Chien Null
BWRS Amine Pkg
Extended NRTL GCEOS ASME Steam General NRTL Glycol Package Aspen
Properties
Margules Kabadi-Danner Clean Fuels Pkg NRTL Lee-Kesler-Plocker
DBR Anime Package
UNIQUAC MBWR Infochem Multiflash Van Laar Peng-Robinson MBWR
Wilson PR-Twu NBS Steam
PRSV Neotec Black Oil .
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Tabla 2.3. Continuacin.
Sour SRK OLI_Electrolyte Sour PR SRK SRK-Twu Twu-Sim-Tassone
Zudkevitch-Joffee
(Hyprotech, 2003). En la siguiente tabla se hace referencia a
procesos en los que se recomienda
utilizar los modelos termodinmicos:
Tabla 2.4. Modelos termodinmicos en uso en la industria de
proceso.
Sistema Modelo en uso Problemas conocidos
Separacin de aire
Modelos propios, Peng-Robinson,
Soave-Redlich-Kwong
Proceso de gas Peng-Robinson, Soave-Redlich-
Kwong
Tratamiento de gases
(endulzamiento)
Kent-Eisenberg, electrolitos
Datos experimentales,
parmetros,
modelos para mezclas de
aminas
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Tabla 2.4. Continuacin.
Refino de petrleo
Peng-Robinson, Soave-Redlich-Kwong, Chao-
Seader, Grayson-Streed, Lee-
Kessler-Plcker
Caracterizacin de las fracciones
pesadas del petrleo.
Petroqumica-VLLE
Peng-Robinson, Soave-Redlich-Kwong, EOS +
reglas de mezcla
Datos experimentales,
parmetros
Petroqumica- LLE
NRTL, UNIQUAC
Datos experimentales,
parmetros,
modelos para sistemas
trifsicos (VLLE)
Qumica
NRTL, UNIQUAC, EOS + reglas de
mezcla
Datos experimentales,
parmetros
Electrolitos
NRTL electroltica,
modelos propios
Datos experimentales,
parmetros, bases
de datos, modelos para polielectrolitos
Aplicaciones medioambientales
UNIFAC + ley de Henry
Datos experimentales,
parmetros
(Feliu, 2006).
2.3.6. Estimado de costos.
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El diseo de una planta aceptable debe presentar un proceso que
sea capaz
de operar a las condiciones que generen un beneficio. Dado que
el beneficio
neto es igual a los ingresos totales menos todos los gastos, es
esencial que el
ingeniero qumico sea consciente de los diferentes costos
involucrados en los
procesos de fabricacin como el capital que debe ser asignado
para los gastos
directos de plantas, tales como los de materias primas, mano de
obra, y
equipo.
Adems de los gastos directos, muchos otros gastos indirectos son
incurridos,
y stos deben incluirse si un anlisis completo del costo total
requiere ser
obtenido. Algunos ejemplos de estos gastos indirectos son
salarios
administrativos, costos de productos de distribucin, y los
costos de las
comunicaciones entre plantas.
Se requiere una inversin de capital para cualquier proceso
industrial, y la
determinacin de la inversin necesaria como parte importante de
un proyecto
de diseo de la planta. La inversin total para cualquier proceso
consiste en la
inversin en capital fijo para equipos e instalaciones fsicas de
la planta ms el
capital de trabajo que debe estar disponible para pagar los
salarios, mantener
las materias primas y los productos en la mano, y manejar otros
elementos
especiales que requieren un desembolso directo. Por lo tanto, en
un anlisis de
costos para los procesos industriales, los costos de inversin de
capital, costos
de fabricacin y los gastos generales, incluyendo los impuestos
deben ser
tomados en consideracin. (Peters y Klaus, 1991)
2.3.6.1. ndice de costos. Un ndice de costos es una razn del
costo de un artculo hoy con respecto a
su costo en algn momento en el pasado.
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En general, los ndices se elaboran a partir de una mezcla de
componentes a
los cuales se asignan ciertos pesos, subdividiendo algunas veces
los
componentes en ms renglones bsicos. Por ejemplo, el equipo, la
maquinaria
y los componentes de apoyo del ndice de costo de las plantas
qumicas se
subdividen adems en maquinaria de proceso, tuberas, vlvulas y
accesorios,
bombas y compresores, etc. Estos subcomponentes, a su vez, se
construyen a
partir de artculos an ms bsicos como tubera de presin, tubera
negra y
tubera galvanizada (Blank y Tarquin, 1999).
2.3.6.2. Clase de estimados de costos. Segn indica (PDVSA, 1996)
los estimados de costos se pueden clasificar en:
a) Clase V: En este se ha determinado la necesidad de un bien y
servicio y/o
se ha iniciado su conceptualizacin. En este existe una definicin
global del
proyecto y de sus principales unidades de proceso, donde la
informacin
disponible se limita esencialmente a trabajos de laboratorio,
tamao o
capacidad propuesta, ubicacin geogrfica, etc.
Es un estimado con una precisin del tipo de magnitud, el cual se
utiliza en
la planificacin a mediano plazo para establecer si los proyectos
renen los
mritos suficientes para proseguir su desarrollo. Es utilizado en
estudios de
factibilidad, obtencin de fondos para la Ingeniera conceptual
y
planificaciones a mediano plazo.
b) Clase IV: Para su ejecucin se debe preparar un plan
preliminar para la
ejecucin del proyecto mediante el uso de datos histricos sobre
tiempos
de ejecucin de proyectos similares. Consiste en un estimado
cuando se
ha completado la Ingeniera conceptual, y se ha avanzado en
las
especificaciones del diseo bsico.
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En esta etapa se han concluido con los estudios para la
presentacin y el
tipo de los equipos mayores, as como tambin se han preparado
los
diagramas principales de flujo y los requerimientos de
servicios
profesionales.
c) Clase III: Es un propsito realizado despus que la base del
diseo del
proyecto se ha completado el 60% de la Ingeniera Bsica. En el ya
se han
concluido tambin los estudios para seleccionar el tipo, tamao
y
parmetros de diseo para las plantas de procesamiento y otras
unidades y
se ha comenzado el trabajo de diseo de equipos bsicos incluyendo
las
especificaciones de diseo.
d) Clase II: Basado en especificaciones de diseo completadas,
las cuales
son de un alcance suficiente para definir ntegramente el
proyecto para el
diseo y la ingeniera de detalle subsiguiente. La probabilidad de
que los
costos finales resulten, dentro de ms o menos 10% del estimado,
es del
80%. Son utilizados para la solicitud de aprobacin de fondos
para la
Ingeniera de detalle, procura, construccin y arranque del
proyecto, en
presupuestos base para el control de costos y de avance, para
establecer
flujo de caja y evaluar la tasa de retorno de la inversin.
e) Clase I: Constituye un pronstico de costos realizado cuando
el avance de
la Ingeniera de Detalle es tal que se dispone del diseo completo
de
fundaciones, estructuras, y se conocen cmputos mtricos de
los
materiales de construccin. Es aplicado para dar referencia
oficial en un
proceso de licitacin para obras y servicios.
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Tabla 2.5. Clases de estimados de costo.
Clase Clasificacin Descriptiva
Fase del Proyecto
Precisin Nivel de confiabilidad
Aplicacin
V Orden de Magnitud
Pre-Conceptual:
Determinacin de la
factibilidad del proyecto.
10%
Indeterminado
Estudio Conceptual.
Estudio de enfoques.
IV
Orden de Magnitud
Ingeniera conceptual
100% completada.
10%
30%
Diseo
Conceptual
III
Preliminar
Ingeniera
Bsica 60% completada.
10%
60%
Diseo Bsico.
Aprobacin
del proyecto.
II Definitivo
Ingeniera Bsica 100% completada.
10%
80%
Autorizacin de gastos.
I
Control
Construccin: Ingeniera de detalles en etapas de
finalizacin.
10%
90%
Control de
gastos.
(PDVSA, 1996)
2.3.7. Inversin inicial. Segn Baca (2001), la inversin inicial
comprende la adquisicin de todos los
activos fijos y diferidos necesarios para iniciar las
operaciones de la empresa,
con excepcin del capital del trabajo.
Se entiende por activo tangible o fijo, los bienes propiedad de
la empresa como
terrenos, edificios, maquinaria, equipo, mobiliario, y otros. Se
le llama fijo
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porque la empresa no puede desprenderse fcilmente de l sin que
ello
ocasione problemas a sus actividades.
Se entiende por activo intangible el conjunto de bienes
propiedad de la
empresa necesario para su funcionamiento y que incluyen patentes
de
invencin, asistencia tcnica de instalacin, gastos operativos, de
instalacin y
puesta en marcha, contratos de servicios. En el caso de costo de
equipo y
maquinaria, debe verificarse si ste incluye fletes, instalacin y
puesta en
marcha. (Baca, 2001).
2.3.8. Flujos de efectivos. Blank y Tarquin (1999), sealan que
en los estudios de ingeniera econmica
los trminos utilidad antes de impuesto (UAI) y utilidad despus
de impuesto
(UDI) se utilizan para representar flujos de efectivo anuales
antes y despus
de impuestos, respectivamente. Las relaciones entre estos dos
trminos se
pueden ver representadas en las siguientes expresiones:
(Ec 2.1)
(Ec 2.2) 2.3.9. Impuestos sobre la renta (ISR). El impuesto
sobre la renta (ISR) es el costo en que se incurre por la
obtencin
de beneficios, desde el punto de vista legal, el impuesto sobre
la renta, se
define como la remuneracin que percibe el estado y que se deriva
de la
obligacin que tienen las personas naturales y jurdicas de
retribuirle un
porcentaje de las ganancias, por 10 tanto, para su determinacin
es necesario
conocer el monto total de los beneficios anuales o ingresos y la
tarifa o tasa
impositiva fijada por la ley (Giugni, Ettedgui, Gonzlez y
Guerra, 2003).
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Para Giugni et al. (2003), el ISR se puede determinar a travs de
la siguiente
ecuacin:
(Ec 2.3) Donde: ISR: Impuesto sobre la renta T: Tasa de impuesto
fijada por la Ley ING: Ingresos - egresos 2.3.10. Valor de
salvamento (VS). El Valor de salvamento o valor de rescate (VR) es
el valor estimado de una
propiedad al final de su vida til. Es el precio de venta
esperado de un activo
cuando ya no puede ser utilizado en forma productiva por su
propietario. El
trmino valor neto de salvamento se emplea cuando el propietario
incurre en
gastos por desechar la propiedad, y dichos flujos de salida de
efectivo deben
deducirse de los flujos de entrada para obtener el VR neto
final. (Sullivan,
Wicks y Luxhoj, 2004).
Segn Giugni et al., (2003) es la remuneracin neta obtenida por
la venta de
los activos fijos tangibles. Usualmente ocurre al final de la
vida del proyecto,
aun cuando pudiera haber venta de activos fijos en cualquier
otro ao. Es
determinado de la siguiente manera:
(Ec 2.4) Donde: VS: Valor de salvamento
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Pv: Precio de venta del activo. Cr: Costo de reduccin del
activo. 2.3.11. Vida til. Para Sullivan et al., (2004) la vida til
es el perodo estimado que se usar en
una propiedad, en un comercio o negocio para generar ingresos.
No se trata de
qu tanto durar el activo, sino durante cunto tiempo el
propietario espera
usarlo en forma productiva.
2.3.12. Depreciacin. El proceso de depreciar un activo, o tambin
denominado recuperacin de
capital, explica la prdida del valor del activo debido a la
edad, uso y
obsolescencia durante su vida til. Aunque un activo puede estar
en excelente
condicin de trabajo, el hecho de que valga menos a travs del
tiempo se
considera en los estudios de evaluacin econmica.
Depreciacin es la reduccin en el valor de un activo. Los modelos
de
depreciacin utilizan reglas, tasas y frmulas aprobadas por el
gobierno para
representar el valor actual en los libros de la compaa. El monto
de la
depreciacin calculado de ordinario en forma anual, no refleja
necesariamente
el patrn del uso real del activo durante su posesin. (Blank y
Tarquin, 1999).
Mtodo de la lnea recta. Indica Sullivan et al., (2004) que el
mtodo ms sencillo de depreciacin es el
de la LR. Supone que cada ao de la vida depreciable (til) del
activo, ste se
deprecia en una cantidad constante. Para su clculo:
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(Ec 2.5)
Donde: D: Deduccin anual por depreciacin. V: Valor de rescate al
final del ao n: vida depreciable o til del activo. 2.3.13. Valor
presente neto (VPN). Es el valor monetario que resulta de restar la
suma de los flujos descontados a
la inversin inicial. (Baca, 2001).
Otros trminos utilizados a menudo para hacer referencia a los
clculos de
valor presente son valor presente (VP) y valor presente neto
(VPN).
Independientemente de cmo se denominen, los clculos de valor
presente se
utilizan de manera rutinaria para tomar decisiones de tipo
econmico. (Blank y
Tarquin, 1999).
.
Es claro que para aceptar un proyecto las ganancias deben ser
mayores que
los desembolsos. Para calcular el VPN se utiliza el costo de
capital o TMAR.
Con un VPN igual a 0 no se aumenta el patrimonio de la empresa
durante el
horizonte de planeacin estudiado.
Por otro lado, si el resultado es VPN > 0, sin importar cunto
supere a cero ese
valor, esto solo implica una ganancia extra despus de ganar la
TMAR aplicada
a lo largo del perodo considerado. Esto implica la gran
importancia que tiene
seleccionar una TMAR adecuada. (Baca, 2001).
Baca (2001), indica que para su clculo la expresin a utilizar es
la siguiente:
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(Ec. 2.6)
Donde: VPN: Valor presente neto P: Inversin Inicial. ENE: Flujo
de caja neto. TMAR: Tasa mnima aceptable de retorno. VS: Valor de
salvamento N: perodo de tiempo. 2.3.14. Tasa mnima aceptable de
retorno (TMAR).
Para que cualquier inversin sea rentable, el inversionista
(corporacin o
individuo) debe esperar recibir ms dinero de la suma invertida.
En otras
palabras, debe ser posible obtener una tasa de retorno o un
retorno sobre la
inversin.
El trmino tasa de retorno se utiliza comnmente cuando se estima
la
rentabilidad de una alternativa propuesta o cuando se evalan los
resultados
de un proyecto o inversin terminados. Ambos se representan con
el smbolo i.
La tasa razonable se denomina tasa mnima atractiva de retorno
(TMAR) y es
ms alta que la tasa esperada de un banco o alguna inversin
segura que
comprenda un riesgo mnimo de inversin.
Tambin se hace referencia a la TMAR como la tasa base para
proyectos; es
decir, para que un proyecto sea considerado financieramente
viable, la TR
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esperada debe igualar o exceder la TMAR o tasa base. (Blank y
Tarquin,
1999).
2.3.15. Tasa de inters de retorno (TIR). Es la tasa de descuento
para la cual el VPN se hace cero, es decir, es la tasa
que iguala la suma de los flujos descontados a la inversin
inicial.
Con el criterio de aceptacin que emplea el mtodo de la TIR si
sta es mayor
que la TMAR, acepte la inversin, es decir, si el rendimiento de
la empresa es
mayor que el mnimo fijado como aceptable, la inversin es
econmicamente
rentable. (Baca, 2001).
Para su clculo se utiliza la siguiente ecuacin:
(Ec. 2.7)
Donde: P: Inversin Inicial. ENE: Flujo de caja neto. TIR: Tasa
de inters de retorno. VS: Valor de salvamento N: perodo de tiempo.
2.3.16. Perodo de recuperacin (PR). El periodo de recuperacin o de
pago, para un activo o alternativa es el tiempo
estimado, generalmente en aos, que tardar para que los ingresos
y otros
beneficios econmicos reintegren la inversin inicial y un retorno
determinado.
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El PR sigue siendo muy utilizado en la industria debido a su
sencillez y los que
utilizan justifican su utilizacin, afirmando que, ms all del
perodo de
recuperacin, el flujo de caja es muy incierto. (Blank y Tarquin,
1999).
Otra definicin utilizada segn Giugni et al., (2003), es que el
tiempo de pago
es un modelo de evaluacin que mide el tiempo, en aos, requerido
para que
los flujos monetarios netos recuperen la inversin a una tasa
mnima de
rendimiento igual a 0.
Para Sullivan et al., (2004) se calcula de dos maneras:
a) El periodo de pago simple, que ignora el valor del dinero en
el tiempo y
todos los flujos de efectivo que ocurren despus de un
perodo.
b) Y el perodo de pago descontado que toma en cuenta el valor de
del
dinero mediante el uso de la TMAR. Para su clculo se utiliza
la
siguiente ecuacin:
(Ec.2.8)
Donde: Ik: Ingresos anuales Ek: Egresos anuales I%: Tasa de
inters (TMAR) k: Perodo de recuperacin de capital
DERECHOS
RESERVAD
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62
2.4. Sistema de variables.
Objetivo general: Evaluar la factibilidad tcnico-econmica para
la
produccin de benceno a 99.9% de pureza utilizando el proceso
CAROM en
la planta de PYGAS de Qumica Venoco, C.A.
Objetivos especficos
Variables Subvariables o dimensiones
Indicadores
Definir bases y
criterios de
diseo.
Produccin
de benceno
a 99,9%
p/p.
Bases y criterios de
diseo.
Pureza del producto deseado.
Capacidad de alimentacin.
Relaciones de
operacin.
Simulador comercial a
utilizar.
Parmetros del TMAR, Vida til,
Valor de salvamento, tasa del ISR, tiempo
de pago mximo. Desarrollar
modelos de
simulacin que
representen el
proceso CAROM
para el
procesamiento de
reformado
cataltico y de
PYGAS.
Modelo de simulacin
Valores de diseo
del proceso. .
Rendimiento.
% p/p de benceno.
.
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63
Comparar los
resultados
obtenidos de los
modelos de
simulacin
propuestos.
Comparacin de
resultados
% p/p de aromticos.
% p/p no
aromticos.
% error.
.
Determinar la
rentabilidad del
proyecto.
Anlisis econmico
Costos unitarios.
Costos de
operacin.
Rentabilidad.
DERECHOS
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64
CAPITULO III
MARCO METODOLGICO
El marco metodolgico segn Arias (1999) La metodologa del
proyecto
incluye el tipo o tipos de investigacin, las tcnicas y
procedimientos que sern
utilizados para llevar a cabo la indagacin. Es el cmo se
realizar el estudio
para responder al problema planteado (p.45).
3.1. Tipo de investigacin. De acuerdo con Arias (2006) El
proyecto factible se trata de una propuesta de
accin para resolver un problema prctico o satisfacer una
necesidad. Es
indispensable que dicha propuesta se acompae de una
investigacin, que
demuestre su factibilidad o posibilidad de realizacin.
(p.14)
Segn la UPEL (2006, p.7):
Un proyecto factible consiste en la investigacin, elaboracin y
desarrollo de un modelo operativo viable para solucionar problemas,
requerimientos necesidades de organizaciones o grupos sociales;
puede referirse a la formulacin de polticas, programas, tecnologas,
mtodos, o procesos. El proyecto debe tener el apoyo de una
investigacin de tipo documental, y de c
