1
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
2
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
3
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
4
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
5
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.
16
18
18
21
21
21
21
22
22
22
23
24
24
24
25
25
25
27
30
30
31
32
DERECHOS
RESERVAD
OS
6
pg.
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
32
33
35
40
41
43
45
46
47
50
50
51
52
54
55
55
56
57
58
59
60
61
64
64
65
67
68
DERECHOS
RESERVAD
OS
7
pg.
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..
73
73
73
74
74
75
76
80
80
82
83
84
84
85
85
87
DERECHOS
RESERVAD
OS
8
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.
89
89
93
112
116
126
128
129
133
DERECHOS
RESERVAD
OS
9
NDICE DE TABLAS
pg.
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)
33
34
48
49
62
69
69
69
70
71
71
71
90
91
92
93
93
DERECHOS
RESERVAD
OS
10
pg.
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.
94
96
96
97
97
98
101
103
104
104
106
106
107
108
109
DERECHOS
RESERVAD
OS
11
pg.
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...
111
112
112
113
116
117
118
119
120
120
120
121
122
123
124
DERECHOS
RESERVAD
OS
12
pg.
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
124
125
125
DERECHOS
RESERVAD
OS
13
NDICE DE FIGURAS
pg.
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.
18
26
27
37
38
76
77
78
95
102
DERECHOS
RESERVAD
OS
14
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]
DERECHOS
RESERVAD
OS
15
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
16
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
17
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
18
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).
DERECHOS
RESERVAD
OS
19
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
20
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
21
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
22
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
23
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
24
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
25
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:
DERECHOS
RESERVAD
OS
26
DERECHOS
RESERVAD
OS
27
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
28
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
29
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
30
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
31
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)
DERECHOS
RESERVAD
OS
32
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
33
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
34
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
35
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).
DERECHOS
RESERVAD
OS
36
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
RESERVAD
OS
37
DERECHOS
RESERVAD
OS
38
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
39
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
40
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
41
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
42
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
43
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
44
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
45
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
46
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
47
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
48
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 .
DERECHOS
RESERVAD
OS
49
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
50
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
51
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
52
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
53
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
54
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
55
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).
DERECHOS
RESERVAD
OS
56
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
DERECHOS
RESERVAD
OS
57
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:
DERECHOS
RESERVAD
OS
58
(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:
DERECHOS
RESERVAD
OS
59
(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
DERECHOS
RESERVAD
OS
60
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.
DERECHOS
RESERVAD
OS
61
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
OS
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.
.
DERECHOS
RESERVAD
OS
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
RESERVAD
OS
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