ijniversidad autonoma metropolitana c.b.1 laboratorio de ...148.206.53.84/tesiuami/uam8018.pdf ·...
Post on 07-Oct-2018
231 Views
Preview:
TRANSCRIPT
IJNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA
C.B.1
LABORATORIO DE PROCESOS Y DISER0
ASESOR:
ALUMNOS: GABRIEL ESCAMILLA.,
RAYMüNDO SANTANDER MARTINEZ.
14 DE ENERO DE 1994.
147830 INDICE
SECCION I.- RESUMEN Y CONCLUSIONES.
. .. , . , .
SECCION 11.- EL PRODUCTO Y SUS CARACTERISTICAS.
SECCION 111.- EL ESTUDIO DE MERCADO.
SECCION 1V.- LOS TRABAJOS DE INVESTIGACION.
SECCION V.- RESULTADOS Y DISmO.
SECCION VI. PERSONAL NECESARIO.
SECCION VII. INVERION TOTAL.
INTRODUCCION
El cemento es en nuestros tiempos el material de
construcción más utilizado a nivel mundial en todo tipo de
edificación, ya que permite crear la infraestructura
necesaria, para realizar con eficiencia cualquier actividad
humana.
Los industriales mexicanos del cemento concientes de la
importancia que tiene este producto en el desarrollo de
nuestro país, se han preocupado por elaborar un producto que
compita a nivel internacional en calidad y precio, y el mismo
es elavorado en territorio nacional; atraves de los años, se
han venido realizando cuantiosas inversiones para incrementar
sustanciosamente la capacidad productiva, adquiriendo la
tecnología más avanzada, tanto en la maquinaria de produccibn,
como en los equipos de control de contaminación.
Instalaciones Actuales.
Las plantas cementeras de México, se encuentran localizadas de
tal forma que no exista ningún lugar en el territorio nacional
distante más de 400 km de una fabrica de cementa en la
actualidad se cuenta con 29 plantas. El crecimiento promedio
de la industria en los últimos 20 años, ha sido de 10.5 %
anual en la capacidad instalada y del 8.1 % en la producción
real.
SECCION 1
USOS PRINCIPALES.
El cemento es uno de los materiales más
utilizados en la industria de la construcción
mundialmente.
El cemento se emplea exclusivamente en el sector de la
construcción, ya sea incorporado como mortero en las
obras, ya sea modelado en forma de piezas
constructivas. La más importante de sus aplicaciones
radica en la construcciones de cemento armado.
Ya que permite crear la infraestructura necesaria para
realizar con eficiencia cualquier actividad humana.
Algunos Productos Del Cemento:
- Tubos de drenaje. - Pilotes. - Tabique. - Tubo de asbesto. - Puentes. - Pavimentos. - Algunos otros.
CONSUMIDORES PRINCIPALES.
- Compañías constructoras. a) De casa habitación.
b) De caminos y puentes.
c) De tabique.
d) De tubos.
e) Para uso domestico.
f) Otros.
La industria constructora es uno de los
consumidores potenciales del cemento.
En nuestro país
como son:
- Cemento Portland de México, S.A - Cementos Anáhuac, S.A de C.V
- Cementos apasco, S.A de C.V - Cementos Mexicanos, S.A - Cementos Tolteca, S.A de C.V - Cementos Cruz Azul, S.C.L
existen granes productores de cemento
VOLUMEN ACTUAL
El volumen actual nacional es de 26'800,000
toneladas por año.
En 1993 se produjeron 28'000,000 toneladas con un
valor de 103 N PESOS/TONELADA.
Con una demanda del 6.3 % anual.
EL PROCESO
MATERIA PRIMA ARCILLA
Las arcillas son rocas que se componen de uno o varios de
los "minerales arcillososl1 (silicatos hidratados de aluminio
hierro o magnesio) con o sin otras rocas y particulas
minerales.
Las arcillas
físicas y térmicas y en su composición mineral y química.
La arcilla por lo general, está mezclada con una cantidad de
muestran extensas variaciones en sus propiedades
arena y otros minerales que se hace plástico cuando se mezcla
con agua.
CALIZAS
En la obtención de los morteros el material más importante
que hay que emplear es la roca caliza, formada principalmente
por un mineral llamado espato calizo, o calcita que es el
CaC03 cristalizado hexagonalmente. En la naturaleza existe una
gran variedad de rocas calizas. Las variedades llamadas
mármoles tienen una estructura cristalizada muy visible; hay
variedades de calizas de origen volcánica. Y muchas son rocas
metamórficas o sedimentarias, cuyos plegamientos formaron las
montañas. Las hay terrosas, blancas como la creta, en tanto
que otras son compactas y duras.
las calizas se encuentran muy difundidas en los terrenos de
todos los periodos geológicos; formando particularmente las
grandes zonas montañosas. Cada uno de sus yacimientos, según
sea su composición, tiene una aplicación específica para
obtener con ellas las diferentes clases de morteros y
cementos.
REACCIONES IMPORTANTES
Tratamiento Térmico (Calcinación). Durante el tratamiento de calcinación entre 100-600 C el caolín presenta una reacción endotérmica y una exotérmica dando como resultado la deshidroxilación de la partícula. Las reacciones en el horno son de la siguiente forma:
I Temperatura (C) Proceso Tonalidad térmica I
100
500
Evaporación de agua Endotérmica higroscópica.
Pérdida de oxhidrilos Endotérmica de los minerales de la arcilla.
900 y superiores Cristalización de los Exotérmica productos formados en la pérdida de los oxhi- drilos de los minerales de la arcilla. Descomposición del CaC03 Endotérmica
900-1200 Reacción entre CaC03 o Exotérmica CaO y altíminosilicatos.
1250-1280 Comienzo de la formación Endotérmica de líquidos.
CAPACIDAD A INSTALAR
TABLA 1
2000 276,345
287,399
La taza de crecimiento anual es del 4.0 %, con el 80 % de producción al inicio, del funcionamiento de nuestra planta.
apéndice 1.
El monto de la inversión asciende a N$ 11 550 986 con una inversión fija de N$ 8 839 754, un capital de trabajo de N$ 2 711 232.
La gráfica de estos datos se puede observar en el
COSTO DE PRODUCCION. A diferentes capacidades de producción se muestra a continuación.
Capacidad Producción N$/kg de Costo total
100 % 576 O00 29.363-3 16 911
d€a/kg cemento prod. (N$/día)
80 % 460 800 30.21E-3 13 920
60 % 345 600 31.61E-3 10 924 * Las ganancias al año por producción se encuentra a continuación.
Capacidad Ganacias (N$/año) * 100 % 25 007 614 80 % 20 006 092 60 % 15 004 569 *
Los calculos se encuentran en el apéndice 3
c
SECCION 11
El PRODUCTO Y SUS CARACTERISTICA
CEMENTO
- Vol. esp del gel de cemento = 0.567 Cm3/g muestra
seca.
- porosidad es de 28% - Coef. de permeabilidad * E-4 Cm/seg. - sup.especifica media 220 m2/g de muestra seca. - sup. especifica media 550 m2/Cm3 de vol. de solido. - (! = 0.72 Cm3 de solido/Cm3 de gel de cemento.
del volumen total.
Un análisis de varias clases de cemento comercial indican
el tipo de fabricación y la materia prima.
El color del cemento esta determinado por el contenido de
oxido de fierro y por la relación oxido ferroso/oxido férrico.
El contenido de sílice tiene gran importancia en las
propiedades del, rápido endurecimiento; El desarrollo de las
máximas resistencia mecánica solo ocurre cuando el contenido
en sílice del clinker es aproximadamente inferior
al 6%.
La densidad relativa del cemento es 1.5 lbm/ft3
ARCILLAS
El diáspora y la moehmita ambos A1203.H20 (A120, 85%
H20,15%), son los principales componentes de las arcillas de
diápora, que pueden contener hasta más de 75% de A1203,
calculado sobre arcilla bruta.
La giggsita, A1203.3H20 (A1203, 65.4%, H20, 34.6%) ,la
cliachita, el llamado hidrato de altímina amorfo, así como
también los monohidratos, se presentan en la bauxita y en las
arcillas bauxíticas.
Estos minerales de altímina hidratados pueden reconocerse
porque comunican aspereza a las arcillas y comúnmente se
presentan en estructuras coiíticas (cuerpos esféricos o
elipsoidales de unos 2 mm de diámetro) y también estructuras
mayores y más pequeñas.
Por lo general resisten a la fusión con carbonato sódico o se
funden difícilmente, si la altímina en un análisis de arcilla
en bruto es superior a 40% de A1203. Sus propiedades ópticas
son muy diferentes de las de los minerales ortodoxos de
arcilla y sus imágenes de difracción con rayos X y sus curvas
de análisis térmico diferencial son distintos y de valor
diagnóstico. Los minerales ricos en alúmina revelan intensa
descomposición por los agentes atmosféricos y fuerte
lixiviación por lo cual fue arrastrada la sílice.
La caolinita (A1203.2SiO3.2H20), la montmorillonita
(A1203.4SiO2.H20+n H20). Entre las propiedades de estos
minerales destaca su capacidad para admitir agua y otras
substancias entre sus redes cristalinas sin alterar por ello
su estructura reticular (tumefacción intercristalina), así
como la de separar el agua o las substancias dichas con o sin
rotura de su red cristalina, lo que los difiere entre sí.
147830
Químicamente los minerales arcillosos están formados por
silicatos de aluminio hidratado.
CALIZA
En su estado más puro contienen 95% de calcita, CaC03. La
combinación equimolar de los carbonatos de calcio y de
magnesio, o la sal doble CaC03.MgC03, forman un mineral
isomorfo de la calcita llamado dolomita.
Calcita CaC03 sistema cristalino cabeza de aguja, diente de
perro y prismático por lo general manchado, masivo
estalactítico, granular. P.E 3, 2.71 incoloro o blanco algunas
veces teñido por impurezas.
Dolomita CaMg(C03)2 cristales romboédricos, corrientes maclas,
masivo granular P.E 3.5, 4, 2.8 blanco a veces teñido de
amarillo marrón, rojo.
PROCESOS DE OBTENCION
Los procesos de obtención del cemento mediante calcinación
de arcillas es muy variada, desde tiempos muy remotos, los cuales a tenido cada día a mejorar las técnicas de
obtención.
Estos procesos se llevan acabo en hornos de muy diversos tipos
( Hornos con envolvente de refrigeración, hornos de Hoffman,
hornos eléctricos, rotatorios, etc).
La calcinación de los cementos se clasifica de la siguiente
manera:
H
O
R
N
O
S
D
E
C
A
L
C
I
N
A
C
I
O
N
En reposo Periódica horno de
cámara, de
botella etc.
continua horno circular
En movimiento Vertical horno de cuba
o cañón. Horno
de túnel y cuba
Horizontal horno giratorio
sistema Lepol.
Emparrillado.
Los hornos intermitentes tienen muy escasa capacidad de
producción, además de ser antieconómicos. Los cuales han sido
abandonados.
Los hornos rotatorios son los más importantes empleados en la
industria del cemento inventado por el ingles Ransome en 1885,
los cuales han venido perfeccionando paulatinamente para dar
cada vez mejores rendimientos en la industria, los cuales
también se aplican a otras industrias como son:
- Siderúrgica - Metalurgia - Industria inorgánica, etc
SECCION 111
EL ESTUDIO DE MERCADO
ANTECEDENTES
La producción de cemento a ido creciendo debido a la demanda del mercado nacional, como a el aumento de las exportaciones. La taza de crecimiento en la producción de cemento fue del 13.1 %, una de las más altas en el año de 1992 superada entre otras por la producción de vidrio que fue de 26.8 %, la petroqulmica básica de 19.4 % y la elaboración de resinas sintéticas 13.7 %.
La tabla 11 muestra el incremento anual y la producción a nivel nacional.
1989 23 333 3.6
1995 31 O00
1996
Analizando los datos de producción se observa que la
En cuanto a las exportaciones la taza media anual de media anual de producción es de 6.3 %.
taza
la exportación es de 15.3 % . Y su gráfica aparece en el apéndice 1.
usos Y USUARIOS
CEMENTO
Los cementos por poseer una gran versatilidad y de bajo
costo, es por ello que se utiliza con gran existo en las obras
de infrastructura, la cual también apoya a la agricultura y
ganaderia por medio de construcción de presas, en
comunicaciones por medio de la contrucción de puentes y
caminos, en la educación construyendo edificios etc.
La gran mayoria de los usuarios; son las grandes compañias
constructoras de casa habitación, de concretos etc. También en
el uso domestico mediante la reparación del hogar.
En cuanto a los sustitutos podriamos nombrar a los plasticos
o polimeros. los cuales han podido remplazar a este material
en algunos campos parcialmente como lo es en la construción de
casas habitación y algunos otros. El cemento hoy en día es un
material insustituible debido a que presenta una gran variedad
de propiedades como alta resistencia a los ataques químicos
como son los sulfatos, sulfuros, rápido fraguado etc.
La ubicación de la planta es en Queretaro, Qro. Y la
capacidad de la planta se muestra en la tabla 1.
La tabla 111 muestra las exportaciones en el periodo
de 1984-1992.
TABLA 111
4 935
Por otro lado con relación, a las importaciones el pals ha
sido autosuficiente en la producción para el consumo de la
nación,
cemento
nota
1.
por lo que no a sido necesario la importación del
a partir del año de 1983 en adelante.
la gráfica de las tablas 111 aparecen en el apéndice
SECCION 1V
TRABAJO DE INVESTIGACION
OBJETIVO:
El objetivo de nuestro trabajo de investigación, es el de
determinar una cinética química que se efectúa en la
calcinación de las arcillas, en la producción de cementos,
mediante la cual se diseña el reactor de calcinación.
Las pruebas preliminares para la cinética, se realizarón en
una mufla de dimensiones de .30x.40x.50 mts.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Material
mufla intermitente
Termopares
balanza analitica
multimetro digital
estufa
reactivos
arcillas
La mufla intermitente se carga con muestras esféricas de
caolín de un diámetro < 10 mm. Las cuales se perforan a
diferentes radios en donde se inserta el termopar obtendiendo
de estos, perfiles de temperatura. Se calcinan hasta la
temperatura de 1050 OC en un tiempo aproximado de una hora
durante la cual se determinara la perdida de peso contra
tiempo, lo que nos permite determinar el comportamiento
cinético de las muestras.
I
BASES DE DISEflO:
Para el análisis se toman lecturas de las muestras cada 10
min, los resultados se muestran a continuación. La conversión
de la muestra es del 89 %.
TABLA 1V
O 0.000 6.67
10
20
30
40
50
0.021
0.227
O. 524
0.749
O. 856
6-65
6.57
6.18
5.97
5.87
Donde
CA= concentración del caolín
Xa= conversión
Datos obtenidos de la Cinética
Constante de velocidad de reacción k = 4.283-4 min-1
A = -2.273-3
R = 0,9657
Xa = 0.899
La gráfica de la cinética se puede observar en el apéndice 2
la cual se ajusta a una linea recta.
SECCION V
BALANCES DE ENERGIA Y MASA
corrie. flujo en entalpia temp. peso dens. estado kg-mol/hr MJ/min oC molec. kg/m3 físico .................................................................
Arcilla caliza
1 25.20 145.16 -19.57 25 244.56 2.1 sólido
2 25.20 145.16 -19.57 25 244.56 2.1 sólido
3 25.20 145.16 -19.57 25 244.56 2.1 sólido
4 25.20 145.16 -19.57 25 244.56 2.1 sólido
5 25.20 145.16 446.1 1000 - - líquido
sólido 6 25.20 145.16 -356.88 130 - - clinker
sólido - - 7 81.6 -10.37 70
sólido - - 8 81.6 - 3.46 50
RESULTADOS DE DISENO:
DIAGRAMA DE FLUJO.
El proceso planteado involucra únicamente dos materiales
alimentados en el área de la arcilla
trasporte (P-100).
y caliza las cuales son
AREA DE TRANSPORTE P-100
La arcilla y caliza se alimenta a razón de 500 kg/min
mediante la linea 1 hacia el triturador de mandibulas C-120
en donde el material es triturado hasta un tamaño adecuado de
radio, para pasar ha el siguiente tratamiento el cual
consiste en seleccionar el material adecuado de tamaño de
radio en una criba H-130. En donde el material que no tiene el
tamaño adecuado es recirculado a el triturador de mandíbulas
c-110.
Después de haber tenido un tratamiento de trituración previo
el en el equipo C-120, el material ya seleccionado por la
criba H-130 pasa ha el equipo C-140 donde se localiza un
triturador de martillo el cual hace más fino el material para
su calcinación. En esta parte del proceso todo el material
triturado pasa a la siguiente etapa la cual consiste de silos
F-150 en los cuales el material es almacenado, para pasar
después al último tratamiento de molienda en el molino de
rodillos C-160 y almacenarse en el silo F-170 de
homogeneización y de ahí pasar al tratamiento de calcinación
R-210.
AREA DE REACCION (P-200)
Los materiales sólidos son alimentados previamente
triturados y homogeneizados a la área de reacción R-210 a
razón de 250 l/min y temperatura ambiente 25 oC. La
temperatura en el reactor en este momento tendrá una
temperatura de 1050 OC la cual es necesaria, para que se lleve
acabo la reacción y formación del producto con un tiempo de
residencia de 50.47 min. El material ya formado pasa a el
intercambiador de calor E-220. A razón de 250 l/min el cual
sera enfria por aire para que el material salga a la
temperatura de 130 OC
El material que sale del intercambiador de calor se almacena
en silos para clinker F-230 donde se le adicionan algunos
materiales tales como yeso material ferroso y férrico los
cuales le darán las característica terminada del cemento como
es el fraguado la resistencia a ataques químicos de sulfuros y
otros componentes químicos. Después de la adición de los
materiales pasa a un mezclador en el cual el material es
preparado para su molienda final y de ahi pasar al molino de
bolas C-310.
AREA DE ACABADO P-300
En el molino de bolas C-310 se termina el material con una
finura determinada. Sale del molino para almacenarse en silos
del producto acabado F-320 de aqui pasa al envasado.
DISEÑO DE EQUIPO
TABLA V
Equipo Tipo Dimens ión Volumen largo (m) (m3)
R-210 RCC 30 12.62*
Tabla V continua... ................................................................. Material Costo (N pesos)
Acero al carbón y revestimiento 811,142 *
TABLA V1 * INTERCAMBIADOR DE CALOR *
(m2) (Npesos)
E-220 Circular 19.80 557,660*
Equipo Tipo Area de transf. costo
TABLA V11 * TANQUES DE ALMACENAMIENTO * Material a Dimensiones material costo almacenar radio (m) altura (m) vol (m3) (Npesos)
materia prima 1.5 14 100 acero-carbón 10,000 homogenizado 1.5 14 100 acero-carbón 10,000 clinker 1.5 14 100 acero-carbón 10,000 yeso 1.5 11.3 80 acero-carbón 4,684 adiciones 1.5 11.3 80 acero-carbón 4,684 cemento 1.5 14 100 acero-carbón 10,000
TABLA Vlll * MOLINOS *
(N pesos) EqulPO TiPo Material costo
c-120 mandibula acero al carbón 536,570
C-140 mart ii lo acero al carbón 65,864
C-160 rodillo acero al carbón 113,560
C-310 bolas acero al carbón 65,864*
TABLA 1X * TRANSPORTADOR *
Long. (m) Ancho (m) (Npesos)
transp. 2 20 1 acero al carbón 80,114
Equipo Cant. Dimensión Material $ costo
TABLA X * SEPARADOR * Equipo Material $ costo - -
(Npesos)
H-130 acero al carbón 11,356
TABLA X1 * IMPULSORES *
(hp) (Npesos) cant. Potencia costo %PiPo
impulsor 2 2 1622
SECCION V1
--- LA PLANTA PRODUCTORA DE CEMENTO - - - - - - - PERSONAL NECESARIO EN
personal
Gerente General
Ing de planta
Contador
Licenciado
Secretarias
Lic.Re1. Comercial
Supervisor
Operadores
Ayudantes General
Ayudante de limpieza
Vigilancia
cantidad
1
3
1
1
3
2
4
20
6
3
9
sueldo mensual (NS 1 8,000
2 , O 0 0
2 , O00
2 , 500
900
1 ,000
1,500
900
7 0 0
400
900
SECCION VI1
INVERSION TOTAL.
Para llevar acabo la materialización de un proyecto
requiere una cantidad de recursos que se pueden industrial se
agrupar en dos grupos.
l).-Los que se requieren para la adquisición e instalación
de la planta, los cuales constituyen la inversión fija del
proyecto.
2).-Los que se requieren para la operación de la misma, los
cuales integran el capital de trabajo.
Los principales rubros que integran la inversión fija son:
Gastos de Pre-inversión:
Investigación y estudios previos
Patentes y conocimientos técnicos especializados
Licencia, permisos y supervisión.
Gastos de inversión:
Terreno para la instalación de la planta
Maquinaria y equipo, accesorios.
Costo fijo de la planta,
Embases o empaques.
Ingeniería, supervisión y administración de la producción.
imprevistos o contingencias.
Los principales rubros que integran el capital de trabajo
son:
Inventario de materia prima. Inventario de producto en proceso. Inventario de producto terminado. Cuentas por cobrar. Dinero en efectivo. Cuentas por pagar.
INVERSION FIJA
Costo de maquinaria, equipo y accesorios
N$ 2 374 856 .
Equipo de transportes de materiales acabados es el siguiente
un monta carga de gasolina con llantas neumáticas
para estibar hasta
de 2 ton.
4 mts de altura.
N$ 30 045
Costo del terreno para la instalación de la planta
Superficie necesaria del terreno 20 O 0 0 m2
Precio del terreno por N$30.00/m2 en Queretaro Qro.
costo del terreno = (30.00N$/m2) (20 000m2) = N$ 600 O00
Envases y Empaques.
Se usaran sacos de papel para envasar 50 kg del producto.
Para almacenar la producción de un mes.
(576 O 0 0 kg/día) (30dfa/mes) (lsaco/50 kg)= 345 600 sacos/mes
(345 600 sacos/mes)(0.05 N$/saco) = N$ 17 280
Costos físicos de la planta.
TABLA X11
Rubro % Costo total del costo equipo (N$pesos)
Aislamiento 5 118 742
instalación electrica 10 237 485
Obra civil 55 1 306 170
Servicios auxiliares e implementos de la planta 20 474 971 Montaje instalación 15 356 228
N$ 2 total
TABLA Xlll * MUEBLES y ENCERE * Descripción Cantidad $ Unidad $ Total
(N pesos) (N pesos)
escritorio c/sillon
maquina de escribir
archivero c / 4 cajones
computadora Pc/impresora
libreros
sillas adicionales
mesa para sala de juntas
sala de espera
fotocopiadora
1
3
3
1
6
15
1
1
1
1002
757
380
8788
404
104
936
993
4702
1002
2271
1140
8788
2424
1560
936
993
4702
1690 escritorio clsillon Ejvo. 1 1690 - enseres menores 1259 Total 26765 *
Ingenieria, supervisión y administración de la producción.
Este rubro equivale aproximadamente al 55% del costo total del
equipo.
(0.55)(2 373 234 N$) = N$ 1 306 170
Imprevistos o Contingencia.
El costo de este rubro equivale aproximadamente el 50 % del
costo total del equipo
(0.5)(2 373 234 N$) = N$ 1 187 428
Gasto de inversión N$ 8 036 140
Gasto de preinversión N$ 803 614
Total Inversión fija = N$ 8 839 754
Estimación de Capital de Trabajo
El capital de trabajo se estima considerando un mes de
operación en la planta.
- Inventario de la materia prima (IMP) producción diaria de cemento = 576 O00 kg
materia prima cantidad necesaria Costo costo
(kg/mes) kq/N$ (N$pesos)
Caliza 12 960 O 0 0 O. 024 311 040
Arcilla 4 320 O00 0.028 120 960
Total 432 O00
- Inventario del producto de proceso (IPP) (Capacidad mensual de producción)(Costo unitario de manofac)
(576 O00 kg/dfa)(30dfa/mes)(l.95E-3 N$/kg) = N$ 33 696
- Inventario del producto terminado (IPT) Este puede considerarse igual al inventario del producto en
proceso. N$ 33 696
- Cuentas por cobrar (CPC) Para fines exploratorios puede considerarse la venta mensual
de la empresa, de acuerdo a la siguiente tabla.
TABLA X1V
Consumo Cantidad mensual Precio en Ingreso consumida (kg) (N$pesos) (N$pesos)
Nacional 17 280 O00 0.103 1 779 840
- Cuentas por pagar (CPP) Se puede considerar como los gastos por la compra de
materia prima necesaria en un mes de producción.
= N$ 432 O 0 0
- Capital de trabajo (CT) Es igual ha (IMP) + (IPP) + (IPT) + (CPC) + (CPP) = (CT)
432000+33696+33696+1779840+432000 = N$ 2 711 232
Inversión Total = Inversión Fija + Capital de Trabajo 8 839 754 + 2 711 232 = N$ 11 550 986
DETERMINACION DEL PUNTO DE EQUILIBRIO
Clasificación de los costos para la determinació del punto de
equilibrio.
1.- Costos Variables
A) . - Costos directos de operación.
l).- Materia prima y reactivos de proceso.
2 ) . - Mano de obra de producción.
3).- Personal de supervisión.
4 ) . - Servicios auxiliares.
5 ) . - Mantenimiento y reparación.
6 ) . - Suministros de operación.
7) .- Regalías. 8 ) . - Impuestos sobre ventas.
11.- Costos fijos.
A) . - Costos fijos de inversión.
1) . - Depreciaciones. 2).- Impuestos sobre la propiedad.
3).- Seguros sobre la planta
4) .- Rentas. B).- Costos fijos de operación.
l).- Superintendencia de planta.
2 ) . - Control de calidad.
3).- Seguridad industrial.
4 ) . - Servicio de personal.
C).- Gastos generales.
l).- Gastos administrativos.
2 ) . - Gastos de distribución y ventas.
3).- Gastos de investigación y desarrollo.
4 ) . - Gastos financieros.
147830 1.- Costos variables.
A ) . - Costos directos de operación.
1.- Materia prima y reactivos de proceso.
En el costo de la materia prima también hay que involucrar el
costo del transporte de la misma lo que representa un gasto
anual de N$ 5 184 O00
2.- Mano de obra de producción y operación.
En este rubro estamos involucrando alos ingenieros de la
planta, los técnicos, los operadores y los ayudantes en
general. El sueldo mensual de estas personas contabiliza una
cantidad de N$ 34 200, que representa un egreso anual de N$
410 400/año.
3.- Personal de supervición.
Este rubro representa un egreso del 15% del costo de la mano
de obra directa de operación. N$ 61 560/año.
4.- Servicios auxiliares.
El gasto correspondiente a este rubro, lo contituyen los
gastos que se realizan por concepto de energía y combustible,
aproximadamente N$ 909 333/año
5.- Mantenimento y reparación.
Este gasto es aproximado al 5% de la inversión fija lo que
representa un egreso anual de N$ 441 989/afiO
6.- Suministro de operación.
Este gasto esta representado por el 15% del costo de
mantenimiento y reparación N$ 66 298
7 . - Regalías.
Gasto representado por aproximadamente el 0.4% del valor de l a
producción N$ 854 323
8.- Impuestos sobre la ventas.
Este gasto se representa por aproximadamente el 2 .5% de los
ingresos por venta: N$ 533 952/aiio
11.- Costos Fijos.
1.- Depreciación
La depreciación se calcula de acuerdo con la siguiente
relación matemática.
depreciación = (inversión - valor de rescate)/ vida Gtil. Para los edificios la vida Gtil que consideramos es de 25 años y el
valor de rescate del 15% de la inversión, lo que representa
una depreciación de N$ 44 409
Para la maquinaria y equipo consideramos una vida útil de 15
años y un valor de rescate del 15% de la inversión que se
realizo en su adquisición lo que representa una depreciación
de N$ 134 575
Para el cálculo de la depreciacion del equipo de transporte
de material comnsideramos una vida Gtil de 7 años y un valor
de rescate del 15% de la inversion hecha en su adquisición.
N $ 3 648 La suma total de las 3 depreciaciones
contabilizan un egreso anual de N$ 182 632
2. - Impuestos sobre la propiedad.
Este gasto esta representado por aproximadamente el 2 .5% de
la inversión fija que equivale a un egreso de N$ 220 993
3 . - Seguros sobre la planta.
El gasto que se realiza en este rubro esta contituido por el
1% de la inversión fija, lo que equivale a un egreso de N$ 88
397
4.- Rentas.
En este caso no existen egresos ya que la planta industrial es
propiedad de la compañia.
B.- Cargos fijos de operación.
El gasto total que se realiza por concepto de los cargos fijos
de operación esta representado por el 15% del costo anual de
la mano de obra de operación y supervición: N$ 70 794
C. - Gastos generales.
1.- Gastos administrativos.
Los costos generales estan basados en la suma de mano de obra
de operación, supervisión y mantenimiento con un 55 % de esta
suma la cual representa adecuadamente los gastos generales.
N$ 502 670
Los resultados anteriores se resumen en la siguiente tabla
TABLA 2W
COSTOS VARIABLES
Concepto Egreso (Npesos)
A.- Costos directos de operació
1.- materia prima y reactivos 5 184 O 0 0
2.- mano de obra de producción 410 400
3.- personal de supervición 61 605
4.- servicios auxiliares 909 333
5 . - mantenimiento y reparación 441 987
6.- suministro de operación 66 298
7.- regalías 854 323
8.- impuestos sobre ventas 533 952
total 55 117 898
TABLA XV1
COSTOS FIJOS
Concepto Egreso (Npesos) Eargos t i jos de inversibn.
1.- denredación 182 632 2.- imbuestos sobre la propiedad 220 993 3.- sepros sobre la planta 88 397
1.- Gastos generales. 502 670 Cargos fijos de operación.
Total 3mT§z
Determinación del punto se equilibrio económico (PEE) Para la linea de costos se tiene la siguiente ecuación
W= a+b*X
Donde: a = costos fijos b = costos variables X = capacidad de operación de la planta.
Por lo tanto
W = 8 994 692 + 8 461 898*X Para la linea de ingreso se tiene que.
W ’ = I*X
Donde: I = ingresos por ventas Tenemos que W ’ = 21 358 080*X
En el punto de equilibrio económico los ingresos son igual a los egresos, es decir no existe ganancia por lo que al igualar las dos ecuaciones se obtiene una expresión para (PEE).
PEE = X= a/I-b = 8 994 692/21 358 080 - 8 461 898 = 0.69
Es decir que cuando la empresa se encuentra operandoa el 69 % no existe ganancia.
BIBLIOGRAFIA: Journal of Thermal Anaysis Vol. 33(1988) 531-535
*
*
*
* * *
* * * *
* * * *
"Kinetics of KaoliniteDehydration and its Dependence on
Mechanochemical Activation"
Ing. Claudio Eberhardt "Cemento y ecología" pag 11-16
Construcción y tecnología Agosto 1991.
Lic. Bernardo Galley "Las Relaciones de Mercado en la
Industria Cementera" pag 6-11
Construcción y tecnología Junio 1991.
Panorama Económico "Industria del Cemento" pag 16-26
Construcción y Tecnología Abril 1990.
Canacem Anuario 1982.
Canacem Anuario 1987.
Anuario Estadístico de la Minería Mexicana 1992 SEMIP
Consejo de Recursos Minerales.
Anuario Estadística de México 1992 INEGI.
"La Industria del Cemento y El Medio Ambiente" Canacem.
Banco de México Agosto 1992.
Enciclopedia de la Tecnología Química
Vol. I pag (661-677), IV pag (318) Ediciones Urno.
Enciclopedia de Química Industrial Ed Tecnos S.A.
H.F:W Taylor Química de los Cementos Ed Urn0 Vol. I
F.H Plank *I Morteros y Cementos M pag 286-320
Robert H Perry, Don Green "Perrys Chemical Engineers
Hand Book" Mc Graw Hill.
* Octave Levenspiel "Ingenieria de las Reacciones
Qulmicast@ Ed Repla.
* J.M Smith IIIngenieria de la Cinética Qulmica" Ed CECSA.
* A1an.S Foust "Principios de Operaciones Unitarias#'
CECSA.
* G.D. Ulrich I'Procesos de Ingeniería Química'#
Mc Graw Hill.
" _I I . .. . .. .
APENDICE 1
Graf icas.
APENDICE 2
Cálculos de diseño.
El MODELO MATEMATICO DE LA CINETICA
El mecanismo de una reacción se puede definir como:
* La secuencia de etapas que describe la formación de los productos finales a partir de los reactantes originales.*
La reacción que se propone es de segundo orden
> B 2A --------
La ecuación de velocidad de reacción esta dada por la
siguiente expresión.
-ra = - dCa/dt = kCa2 [ I 3
Si integramos ambos lados de la ecuación siguiente.
Ca JCao (dCa/Ca2) = k dt
Se obtiene la siguiente expresión
Si graficamos
1/Ca - 1/Cao Vs t
y se obtiene una linea recta podemos, decir que el mecanismo
propuesto se ajusta a los datos experimentales, por lo cual
corresponde a la cinética de segundo orden.
0.00 0.00
4.51Ei4
2.283-3
0.0118
10
20
30
O. 0175 40
0.0204 50
DISER0 DEL REACTOR
El reactor a emplear es un reactor continuo cuya
ecuación esta dada por la siguiente expresión.
dCa = - J z o -ra
t = V/Vo = Cao Xa dXa Jo -ra -
V= volumen del reactor
Vo= caudal volumétrico de la alimentación
Esta ecuación esta dada para sistemas donde cambia la
densidad.
t= Cao J;a -ra dXa
La ecuación 4 representa el tiempo de residencia de la
reacción. Para sistemas en los cuales varía la densidad es
conveniente usar la ecuación 5.
1 dXa
k ( R ) 2 t= [51
Por medio de la ecuación 5 se determina el tiempo de
residencia del sistema.
La ecuación para el diseño del reactor esta dada por la
siguiente expresión
V/Vo = t/Cao O t = v/vo [ G I
CALCULOS PARA EL DISEÑO DEL REACTOR
Usando la información anterior de las ecuaciones de diseño
se obtienen los siguientes valores para el tiempo de
residencia y para el volumen del reactor
Por medio la ecuación 5 se calculo el tiempo de residencia
Para sistemas en donde varia la densidad.
integrando tenemos.
1 5.58 dCa = m 2 -la5 6.67
t = -
evaluando la ecuación anterior se obtiene
t = 1/4.283-4 [1/5.83 - 1/6.67] = 50.47 min
de la ecuación 6 tenemos que el volumen del reactor es igual
a.
V = tVo evaluando la ecuación tenemos que el
volumen es.
V = (50.47 min) (250 l/min) = 12617.5 1
V = 12.62 m3
CALCULOS DEL DISER0 DEL INETRCAMBIADOR DE CALOR
Por medio de la ecuación de diseño para un secador rotatorio
dado por la siguiente ecuación se determino el area necesaria
para el intercambiador.
Ecuacion Q= O. 4DLGO. 67Tm
Donde:
Q = calor trasferido total Btu/hr
D = diametro del intercambiador ft
L = longitud del intercambiador ft
Tm = temperatura media logaritmica
G = flujo de aire por el area transfersal del intercambiador
Calculo
D = 2.2011 ft Tm = 125.68 OF
Q = 20.3136 Btu/hr G = 4000 lb/hr
despejando L de la ecuación anterior y sustituyendo los
valores se obtiene el valor de la longitud del intercambiador
el cual es de 64.96 ft o 19.8 mts.
Con una area de tranferencia de 45.41 m2.
APENDICE 3
Cálculos de inversión.
ESTIMACION DEL COSTO DE ENERGIA ELECTRICA POR Kg DE CEMENTO
Consumo de energía eléctrica por operación de los impulsores
para los transportadores.
[4(hp) 3 [2545 Btu/h] (l/hp) = 10 180 Btu/h
10 180 Btu/h (24h) = 244 320 Btu = 71.58 Kwh
Consumo de energía eléctrica por iluminación y artefactos
electricos = 60.58 Kwh
Consumo de energía eléctrica por uso de impulsores de los
equipos.
Trituradora de mandibulas 155 Kwh/dia
Molino de bolas 6664 Kwh/dia
Molino de martillos 1184 Kwh/dia
Molino de rodillos 5.83 Kwh/dia
Separador criba 2.66 Kwh/dia Total 8011.49 *
El consumo de energía total es el siguiente.
8143.65 Kwh/dfa
Precio de la energía eléctrica = 0.1 N$peso/Kwh
(8143.65 Kwh/dia) (0.1 N$/Kwh) = 814.365 N$/dia
= 297 243 N$/dia
ESTIMACION DEL COSTO DEL COMBUSTIBLE.
arroja un costo de 612 O90 N$/afío
COSTO DE PRODUCCION
Capacidad máxima 100%
Capacidad media 80%
Capacidad mínima 60%
Para determinar el costo de producción hay que considerar los
siguientes puntos los cuales permanecen contantes acualquier
capacidad.
Costo de la materia prima por kg de producto.
(432 000/mes)(mes/30 dia)/(576 O00 kg/dia) = 0.025 N$/kg
Costo del envase
(0.05 N$/saco)(l saco/50 kg) = 1.OE-3
Además de los siguientes puntos variables
1.- Produccion diaria de cemento
2.- Cargo por manos de obra
3.- Costo consumo de energia
Los datos a diferentes capacidades se muestran en la siguiente
tabla.
TABLA ** Capacidad Producción Cargos por mano Costo de
diaria kg de obra eléctricidad
100 % 576 O00 1.953-3 1.41E-3
80 % 460 800 2.443-3 1.773-3
60 % 345 600 3.25E-3 2.363-3
** Los costos estan dados en N$/kg cemento Cargos por mano de obra.
Este cargo se calcula dividiendo el gasto anual que se hace
por concepto de mano de obra entre la producción anual.
El resultado:
Gastos por concepto de mano de obra = N$ 410 400
producción anual 210 240 O 0 0 kg/año
R = 1.953-3 N$/kg cemento
Costo de electricidad.
El resultado anual del consumo de electricidad es:
297 743 N$/año * año/ 210 240 O00 kg
R= 1.41E-3 N$/kg cemento
ESTIMACION APROXIMADA DE LA GANANCIA ANUAL
Primer año de operación (Capacidad mínima, máxima)
........................................................................ Cap. Prod. costo costo Ingreso Ganancia
kg/año de prod. de dist. Por antes de N$/aflo. N$/año. ventas. impuestos
100% 2.073638 6087960 991180.74 31374600.8 25007614.8
80% 1.658838 4008960 792944.60 25099680.6 20006091.8
60% 1.244238 2359584 594708.44 18824760.5 15004568.9
Los resultados mostrados en la tabla corresponden a la planta
localizda en la Ciudad de Queretaro, los resultados de la misma
pueden ser consultados en la parte de localización de la planta.
1-11 f I
Y
J
M-240 i
o !
I
:220 i
t
I
H-130
I
i
top related