análisis económico de equipo de destilación final

8/19/2019 Análisis Económico de Equipo de Destilación Final

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ANÁLISIS ECONÓMICO DE EQUIPO DEDESTILACIÓN

Natalia León Patiño1, César Augusto Viasus Cifuentes1, Luis Eduardo Gamba Murcia1

Departamento de Ingeniería de Sistemas e IndustrialIngeniería Económica

Junio 1 de 2015

El Laboratorio de Ingeniería Química (LIQ) de la Universidad Nacional de Colombia es uno de loscentros de investigación más importantes de la universidad; en éste no solo se realizan las practicas ylos laboratorios de los estudiantes de ingeniería química y de afines, sino que también se llevan a cabo

proyectos de investigación y experimentos a pedido de industrias, que aportan un ingreso al laboratorio para su sostenimiento y en general para todo el departamento.

El laboratorio cuenta con un área total de 2008,17 m2 construidos, distribuidos en 2 plantas, en las quese encuentran la planta piloto, oficinas de algunos profesores, y diferentes laboratorios, cada uno deellos especializado en alguna disciplina que maneja la carrera de ingeniería química [1]; entre estos seencuentra el laboratorio de combustibles y lubricantes.

En el laboratorio de combustibles y lubricantes, aparte de los servicios académicos anteriormentemencionados, se realizan caracterizaciones físicas de combustibles, pinturas y disolventes y se hacencaracterizaciones funcionales de pinturas [2]. Una de las pruebas más importantes que se brindan en ellaboratorio, es la determinación de la densidad de un derivado de petróleo, dado que la densidad es unafactor de vital importancia en la caracterización de éstos productos pues se relaciona directamente conel índice de cetano y el poder calorífico del combustible, propiedades que indican el desempeño de uncombustible en un motor [3]. Para realizar esta prueba en el laboratorio, se cuenta con 2 equipos dedestilación, pero uno de ellos está ya no funciona correctamente, dado que su vida útil ha culminado.

Se pretende cambiar el equipo por una unidad nueva; para ello es necesario no solo tener en cuenta losaspectos técnicos, sino también económicos y es por ello que se analizarán 3 posibles alternativasotorgadas al laboratorio de combustibles, sin tener en cuenta los aspectos técnicos, para determinar cuáles la opción financieramente más conveniente para el laboratorio.

I. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS

En cuanto al equipo de destilación para caracterización que se desea reemplazar se puede decir que esun equipo muy antiguo que lleva más de 40 años de funcionamiento en el laboratorio; en la actualidadfunciona a la mitad de la capacidad de su funcionamiento operando a solo 500 Watts de los 1000 Watts

1 Estudiante de ingeniería química. Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Química, Universidad Nacional de

Colombia, Avenida Cra. 30 N° 45-03, Ciudad Universitaria, Bogotá, Colombia. [email protected] , [email protected] y

[email protected] respectivamente.

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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para los que está diseñado. Es evidente que ya cumplió su vida útil y se hace indispensable unarenovación del equipo debido a que ya no es posible cumplir con los estándares de calidad exigidos para la caracterizacion de combustibles en relacion a las normas de destilacion ASTM. El equipofunciona con una cuba de enfriamiento comun y la mayoria de su tecnologia esta desactualizada , loque conlleva una baja eficiencia en los analisis realizados en el equipo para el laboratorio.

Figura 1. Equipo de destilación a cambiar.

Alternativa I: Aparato de destilación manual con vista frontal.

Éste equipo de destilación, el cual se puede apreciar en la figura 1, es de la marca KOEHLERINSTRUMENT COMPANY INC.; modelo K45300 Operación. Consiste de un condensador en acero

inoxidable completamente aislado y una unidad de calentamiento. La unidad de calentamiento incluye: plataforma de soporte para el balón, ventana de visualización, calentador de control continuo de1250W, base y piñón de elevación del calentador con perilla de control de posición (elevación).Calentador en cobre de control continuo de 300 W, inmerso en el condensador.

Figura 2. Unidad de destilación de la alternativa 1[4].


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Este equipo es capaz de determinar la densidad de gasolinas para motor y aviación, combustibles paraturbinas de aviación, naftas, queroseno, combustibles destilados, gasolina natural, mezclas dehidrocarburos líquidos y otros productos derivados del petróleo, aceites combustibles Grado No. 2,aceites combustibles diesel Grado No. 2-D, gasóleos y otros destilados que requieren temperaturas del baño de condensación hasta 140 °F (60 °C).

Los costos de éste equipo y de los accesorios necesarios para realizar los ensayos, se especifican en latabla 1.

Tabla 1. Costos iniciales de la unidad de destilación de la alternativa 1 [4].

Alternativa II: Unidad semiautomática de destilación.

Este equipo, figura 3, marca LINETRONIC TECHNOLOGIES; modelo LT/BP-232000/M. Estácompuesto por una unidad de calentamiento digital y una unidad condensadora refrigerada digital. Launidad de calentamiento se encuentra fabricada completamente en acero inoxidable, contiene untermorregulador con display digital con una resolución de 0.1 ° C, elementos de calefacción de 1200 Wcompuestos por dos lámparas halógenas infrarrojas de calentamiento, un sistema extintor y una fuentede alimentación 115Vac 50/60Hz 1600W con doble fusible de protección.

Figura 3. Unidad de destilación alternativa 2 [5].


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La unidad condensadora cuenta con una cubierta aislante, un sistema de refrigeración por compresor demotor con conexión gases refrigerantes libres de CFC y una fuente de alimentación 115Vac 50/60Hz1400W. El valor del equipo (unidades de calentamiento y condensadora) es de $31.000.000 sin IVA

El equipo viene con otros accesorios que se detallan en la tabla 2.

Tabla 2. Costos iniciales de la unidad de destilación de la alternativa 2 [5].

Alternativa III: Destilador Automático Housing.

Esta es la segunda opción de compra, es un equipo de destilación marca KOEHLER INSTRUMENTCOMPANY INC, modelo ADA 5000 de referencia: K45603. En cuanto a las ventajas que ofrece elequipo se pueden destacar que permite el ajuste automático de la temperatura antes de cada destilación,la determinación automática del punto inicial y la final de ebullición, el punto seco, y las medidas de presión barométrica y residuos. Además, permite programar la velocidad de destilación entre 2 hasta 15ml/min y ajustar automáticamente la calibración del volumen medido y el punto cero. Entre lasespecificaciones técnicas más relevantes se encuentra el condensador con sistema de loop cerrado, el baño de enfriamiento CFC-free y la cámara de recuperación a temperaturas de 0 a 60°C.

El equipo de destilación ADA 5000 puede ser utilizado para diferentes productos volátiles y derivadosde hidrocarburos respetando las normas y estándares de control de calidad para este tipo dedeterminaciones. En el proceso de destilación, la muestra se evapora y condensa bajo condiciones detemperatura y presión que pueden ser variadas fácilmente con las especificaciones que ofrece el equipoobteniendo un resultado acorde a normas de destilación como al ASTM 86.


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Figura 4. Unidad de destilación

Automática Housing

[4]

.

Los costos de éste equipo y de los accesorios necesarios para realizar los ensayos, se pueden apreciar enla tabla 3.

Tabla 3. Costos iniciales de la unidad de destilación de la alternativa III [4].

II. ANÁLISIS ECONÓMICO

A continuación se realizara el análisis por el método del valor anual uniforme equivalente (VAUE) paracada una de las alternativas; la idea es disminuir costos lo más posible, dado que, aunque por cadaensayo de densidad realizada en el laboratorio a pedido de industrias significa un ingreso de $108.000[6], el equipo también es usado para prácticas de estudiantes y claramente si se incluyen estos valores, elvalor anual equivalente del equipo estará mal estimado. Con los resultados obtenidos, se determinarácuál es la alternativa más beneficiosa para el laboratorio de combustibles y lubricantes.Teniendo en cuenta que para las 3 alternativas los costos de mantenimiento son bastante similares [7]; noserán tomados en cuenta en el análisis puesto que sería el mismo valor anual para cada alternativa. Parael análisis se supondrá una TMAR de 10% anual compuesta mensualmente.


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Alternativa IPara esta unidad de destilación, no hay costos de instalación; solo es el valor del equipo. Además, losaccesorios ya se encuentran en el laboratorio porque no solo se usan para este equipo, sino para todaslas operaciones del laboratorio, así que no serán tomados en cuenta. Este equipo tiene una vida útil de15 años, y lo único que necesita para funcionar es electricidad.

Para calcular los costos de operación, es necesario conocer la potencia del equipo, la duración delensayo y la cantidad de ensayos en un periodo determinado de tiempo. Teniendo en cuenta que unensayo en este equipo dura 40 minutos y al mes se realizan en promedio 15 ensayos [7], obtenemos:

Dado que el KWh para industrias oficiales sin contribución esta a $355,5099 [8], tenemos:

Para determinar el valor de recuperación hay muchos factores a considerar y dada la complejidad deéste dato, se harán varios supuestos:

Cuando sea necesario desechar el equipo, será vendido como chatarra. Aunque hay cables y demás en su estructura, supondremos que está hecho 100% de acero

inoxidable.

El precio del acero inoxidable reciclado no varía.

Así, teniendo en cuenta que el precio del kilo de acero inoxidable reciclado en Bogotá es de 0,8 € [9],

que el precio del euro actualmente es de $2787,1213 [10] y que el peso aproximado de un equipo de estoses de 70 Kg:

Figura 5. Flujo de caja de la alternativa 1 y valor anual uniforme equivalente.


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Ahora, con todos los datos claros, aumentando el IVA al valor del equipo, es posible construir losflujos mensuales de esta alternativa, y utilizando Excel® se obtiene el valor anual equivalente, el cualestá señalado en la figura 5.

Alternativa II

Consumo eléctrico: teniendo en cuenta los valores dados anteriormente se llega al valor del consumo deenergía mensual por pate de este equipo es:

Teniendo en cuenta esto, los supuestos anteriores y usando en mismo valor de chatarrización de laalternativa 1 se obtiene el valor presente y con este su valor anual uniforme equivalente (VAUE).

Figura 6. Flujo de caja alternativa 2 y su respectivo VAUEAlternativa III

En el análisis de costos de esta unidad de destilación, solo se tomara en cuenta el costo del valor delequipo; debido a que los accesorios que necesita el equipo ya se encuentran en el laboratorio. El equipode destilación automática Housing tiene una vida útil de 25 años debido a que está construido conuna forma robusta de fácil mantenimiento y operación. Además, solo necesita electricidad parafuncionar.

Para los costos de operación se tienen en cuenta la duración del ensayo, la cantidad de ensayos en un periodo determinado de tiempo y la potencia del equipo. Con relación a lo anterior, el equipo necesita2400 W para funcionar; la duración de un proceso de destilación en el equipo es de 60 minutos y al messe realizan en promedio 15 ensayos. Utilizando esta información anterior se obtiene:


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Dado que el KWh para industrias oficiales sin contribución está a $355,5099 [8], tenemos:

Para determinar el valor de recuperación se asume que el precio del kilo de acero inoxidable reciclado

en Bogotá es de 0,8 € [9], también se toma el precio del euro actual en $2787,1213 [10] y se toma que el peso aproximado de un equipo de estos que es de 91 Kg [4]:

Ahora con los datos que se tienen se puede realizar el análisis por el método del valor anual uniformeequivalente (VAUE) para la alternativa utilizando Excel®.

Figura 6. Flujo de caja de la alternativa III y valor anual uniforme equivalente.

III. CONCLUSIONES

Luego de observar el VAUE de las tres alternativas se ha optado escoger la alternativa I ya que cumplecon las necesidades que se presentan en el laboratorio de combustibles y lubricantes, además representaun costo menor respecto a las demás alternativas. Aunque su vida útil es menor que la de suscontrapartes sigue siendo relativamente larga.

En todo caso, es necesario hacer un análisis técnico para determinar de una manera más general lamejor opción para el laboratorio, dado que, aunque el punto de vista financiero es bastante importante,


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las especificaciones del equipo y las funciones demás que pueda cumplir son igual o más importantes para el usuario.

IV. BIBLIOGRAFÍA

[1]

Gama Chávez J.; Lozano García M.; Narváez Rincón P.C.; Suárez Medina O.J. Plan de manejoambiental del Laboratorio de Ingeniería Química (LIQ) de la Universidad Nacional deColombia, sede Bogotá. Revista Ingeniería e Investigación. Volumen 54. Bogotá D.C. Mayo de2004. pp 35-44.

[2] Dirección Nacional de laboratorios; Universidad Nacional de Colombia. Combustibles ylubricantes. Obtenido el día 23 de mayo de 2014 dehttp://www.laboratorios.unal.edu.co/laboratorios/busqueda/detalle.php?key=168

[3] Benjumea P.; Chávez G.; Vargas C. Efecto de la temperatura sobre la densidad del biodiesel deaceite de palma y sus mezclas con diesel convencional. Revista energética. Volumen 36.

Medellín, Antioquia. Diciembre de 2006.

[4] Petroleum Total Equipment. Cotización CK-375-2012 otorgada a Universidad Nacional deColombia. Obtenida el día 22 de Mayo de 2015, cortesía: Ing. Juan Guillermo Cadavid Estrada.

[5] PC química y CIA. Cotización PCQ 16.453 SD otorgada a Universidad Nacional de Colombia.Obtenida el día 22 de Mayo de 2015, cortesía: Ing. Juan Guillermo Cadavid Estrada.

[6] Consejo de Facultad; Facultad de ingeniería; Universidad Nacional de Colombia. Resoluciónnúmero 04. Febrero de 2014. Obtenida el día 28 de mayo de 2015 de

http://www.ingenieria.unal.edu.co/es/component/jdownloads/finish/89/772

[7] Cadavid Estrada J.G. Comunicación personal. Entrevistador: Natalia León Patiño. Obtenido eldía 29 de mayo de 2015.

[8] Codensa S.A. Tarifa de energía eléctrica reguladas por la comisión de regulación de energía ygas para mayo de 2015. Obtenido el día 29 de mayo de 2015 dehttps://www.codensa.com.co/hogar/tarifas

[9] Metal Day S.A; Recuperación y reciclaje. Precios de compra. Obtenido el día 29 de mayo de

http://metalday.es/precios.php

[10] Exchange Rates. Euro-Peso colombiano. Obtenido el día 29 de mayo de 2015 dehttp://es.exchangerates.org.uk/convertirse/EUR-COP.html
http://www.laboratorios.unal.edu.co/laboratorios/busqueda/detalle.php?key=168http://www.laboratorios.unal.edu.co/laboratorios/busqueda/detalle.php?key=168http://www.ingenieria.unal.edu.co/es/component/jdownloads/finish/89/772http://www.ingenieria.unal.edu.co/es/component/jdownloads/finish/89/772https://www.codensa.com.co/hogar/tarifashttps://www.codensa.com.co/hogar/tarifashttp://metalday.es/precios.phphttp://metalday.es/precios.phphttp://es.exchangerates.org.uk/convertirse/EUR-COP.htmlhttp://es.exchangerates.org.uk/convertirse/EUR-COP.htmlhttp://es.exchangerates.org.uk/convertirse/EUR-COP.htmlhttp://metalday.es/precios.phphttps://www.codensa.com.co/hogar/tarifashttp://www.ingenieria.unal.edu.co/es/component/jdownloads/finish/89/772http://www.laboratorios.unal.edu.co/laboratorios/busqueda/detalle.php?key=168

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