proyectos

Ing. de Procesos - Prof. G. Rincón 1

Desarrollo de Proyectos Químicos

Etapas de Etapas de Desarrollo de Desarrollo de

Proyectos Proyectos QuímicosQuímicos



• Manual de Ingeniería de Proyectos de PDVSA

• Manual de Ingeniería de Proyectos de Pequiven

• Landau Ralph, Cohan Alvis. La Planta Química. Compañía Editorial Continental, 1970

Bibliografía


Desarrollo de Proyectos QuímicosEtapas Desarrollo de un Proyecto

Baja AltaPrecisión del

Estimado de Costo

IngenieríaBásica

Visualización Ingeniería Conceptual

Construcción

Pu

esta

en

mar

cha

Ingeniería de Detalle

Procura

Baja AltaCosto de

Preparación


Desarrollo de Proyectos QuímicosEstimado de Costos Clasificación

AACE AACE -- American Association of Cost EngineersAmerican Association of Cost Engineers

Tipo de estimado precisión

Clase V -50% +100%

Clase IV -30% +50%

Clase III -20% +30%

Clase II -15% +20%

Clase I -10% +15%

cost

os d

e pr

epar

ació

n

min

Max

Visualización

Ing. Conceptual

Ing. Básica

Ing. de Detalle



Clase I+ 6% a -4%

Estimado de Costos Detallados. Este tipo de estimado requiere que se complete la ingeniería del proceso y se cuente con los detalles de requerimiento de servicios externos e insumos. Se debe disponer de cotizaciones de equipos mayores. Al finalizar este estimado la planta está lista para iniciar la etapa de construcción.Diagramas: DFP y DIT, balances de servicios, hojas de datos de todos los equipos, diagramas de elevación, isométricos de tuberías.

Clase II+ 15% a –7%

Estimado de Costos Definido. Este tipo de estimado requiere especificaciones preliminares de todos los equipos, servicios, instrumentación, electricidad e insumos. Diagramas: DFP y DIT, hojas de datos de equipos, diagramas de elevación, balances de servicios.

Clase III+25% a –

15%

Estimado de Costos de Diseños Preliminares. Este tipo de estimado requiere información mas precisa sobre el dimensionamiento de los equipos. Adicionalmente se realiza un estimado de tuberías e instrumentación; y se estiman servicios. Diagramas: DFP, diagramas de elevación, hojas de datos de equipos mayores

Clase IV+ 30% a –

20%

Estimado de Costo. Este tipo de estimado utiliza la lista de equipos mayores, y con el dimensionamiento grueso estos equipos determinan costos aproximados por medio de factores y correlaciones. Diagramas: DFP preliminar.

Clase V+ 40% a –

20%

Estimado del orden de magnitud. Este tipo de estimado compara la información requerida con la de costos de plantas similares ya construidas. Estos costos se ajustan usando factores apropiados de escalamientos, por capacidad e inflación.Diagramas: DBP

Precisión del

EstimaciónTipo de Estimado


Desarrollo de Proyectos QuímicosVisualización o Planificación

IdeaIdea

NecesidadNecesidad

Actividades EconómicasActividades Económicasy Financierasy Financieras

Actividades CientíficasActividades Científicasy Técnicasy Técnicas



⇒Relativo a cantidad de dinero que se está dispuesto a invertir

⇒ Capacidad de la planta

⇒ Bases y criterios del proyecto

⇒ Identificar condiciones y características del lugar donde se desarrollará el proyecto

⇒ Estudio de la factibilidad técnica del proyecto

Visualización o Planificación


Desarrollo de Proyectos QuímicosINGENIERÍA CONCEPTUAL

Reducir incertidumbre para minimizar riesgoReducir incertidumbre para minimizar riesgo

Bases para la Bases para la Ingeniería BásicaIngeniería Básica

Localización Localización de la planta de la planta

Estimados de Estimados de costos preliminarescostos preliminares

Selección de Selección de alternativa técnicaalternativa técnica

Insumo: documentos Insumo: documentos generados en generados en VisualizaciónVisualización



⇒Bases y Criterios de Diseño ⇒Diagrama de bloque del proceso

⇒ Diagrama de flujo del proceso simplificado⇒ Balances de materia y energía

⇒ Especificaciones de materias primas y de producto⇒ Cálculos preliminares: dimensión de equipos mayores⇒ Requerimientos preliminares de servicios industriales

⇒ Estudios preliminares de seguridad y preservación ambiental⇒ Identificación de condiciones y características del lugar

donde sé desarrollará el proyecto⇒ Ubicación de la planta

⇒ Estimado de costo Clase III

DocumentosDocumentosINGENIERÍA CONCEPTUAL


Desarrollo de Proyectos QuímicosINGENIERÍA BÁSICA

Garantizar productos finalesGarantizar productos finalesen especificaciónen especificación

Información para el estimadoInformación para el estimadode costo de Inversiónde costo de Inversión

Determinar laDeterminar laFactibilidad TécnicaFactibilidad Técnica

Requerimientos de materiaRequerimientos de materiaprima, servicios, etc.prima, servicios, etc.

Garantizar la operaciónGarantizar la operaciónde las instalacionesde las instalaciones

Bases para la Bases para la Ingeniería de DetallesIngeniería de Detalles



⇒ Suministrar información para la ingeniería de detalles

⇒Especificar: aditivos, catalizadores y productos intermedios

⇒ Identificar las fuentes de contaminación ambiental

⇒ Especificar los equipos e instrumentos

⇒ Determinar la modalidad del control de procesos

⇒ Determinar los requisitos de seguridad

⇒ Establecer las guías de operación que contienen la Establecer las guías de operación que contienen la

descripción del procesodescripción del proceso

⇒ Costos y evaluación económica Clase II

ObjetivosINGENIERÍA BÁSICA



Bases y Criterios de Diseño⇒Balance de masa y energía

⇒Diagrama de flujo del proceso⇒ Diagrama de instrumentación y tuberías⇒ Requerimientos de servicios industriales⇒ Lista de equipos, tuberías e instrumentos⇒ Hojas de especificación datos : equipos

⇒ Análisis de Riesgo ⇒Diagrama de ubicación

⇒ Diagrama de nomenclatura⇒ Estimado de costos (Clase II)

⇒ Evaluación económica

DocumentosINGENIERÍA BÁSICA


Desarrollo de Proyectos QuímicosINGENIERÍA de DETALLES

Compra de EquiposCompra de Equiposy Materialesy Materiales

Construcción deConstrucción dela Plantala Planta


Desarrollo de Proyectos QuímicosProductos de laIngeniería de Detalles.

•• Requisición de Equipos y materiales.Requisición de Equipos y materiales.

•• Actualización de Documentos de Ingeniería Básica.Actualización de Documentos de Ingeniería Básica.

•• Manual de Operaciones.Manual de Operaciones.

•• Isométricos y diagramas de planta.Isométricos y diagramas de planta.

•• Diseño de fundaciones.Diseño de fundaciones.

•• Diseño de estructuras Civiles.Diseño de estructuras Civiles.

•• Cómputos MétricosCómputos Métricos



¿Cómo se ordena la

información?



Epiclororhidrina

Recycle Hidróxido de Calcio

SoluciónNaOH

Glicerol Crudo

REACTOR SEPARADOR REACTOR COLUMNADESTILACIÓN HIDRÓLISIS REACTOR

EMPACADO

Alil cloruro

Hipocloritoen solución

GLICERINA: Vía Propileno y Cloruro Alílico



Descripción del Proceso




Reacciones Principales

Coeficientes Técnicos

Especificaciones del Producto




Conversión de EspeciesTAREA:Descripción del cambio de especie química que se realiza principalmente. Ejemplo: Generador de SO2, Reformador de Nafta

REACCIÓN QUÍMICA:Escriba la reacción química balanceada

TEMPERATURA:Temperatura o rango de temperaturas típico

PRESIÓN:Presión típica

FASE:Fase en la cual se realiza la reacción

CATALIZADOR:Identificación y composición

TERMOQUÍMICA:Termicidad de la reacción (Endotérmica, Exotérmica) y calor absorbido o cedido

CONVERSIÓN:Conversión esperada al equilibrio y conversión lograda actualmente

MODELO CINÉTICO:Orden de reacción típico y ecuación cinética si se conoce

RÉGIMEN DE FLUJOMezcla continua, flujo pistón

RÉGIMEN TÉRMICO:Adiabático, Isotérmico, Programado

MODO OPERACIONAL:Por lotes, continuo, semicontinuo

TIPO DE REACTOR:Agitado, Tubular, Lecho Fijo, Fluidizado, Lecho móvil

ESTO SE HACE PARA LOS EQUIPOS MÁS IMPORTANTES DEL PROCESO. SE DEBE DESARROLLAR UNA HOJA CON LOS DETALLES CORRESPONDIENTES A CADA UNO.

Tal como se les mencionó en clase Ustedes deben mejorar este modelo con sus propias ideas. Lo que se les entrega debe ser sólo una semilla de lo que Ustedes mismos pueden producir.

REFERENCIA: Formato RM 800117-2 del Prof. Rafael Martín




Separación de EspeciesTAREA:Descripción de la separación de especies químicas que se realiza fundamentalmente. Ejemplo: Fraccionamiento de crudo, estabilización de nafta, absorción de Anhídrido Sulfúrico.

OBJETIVO DOMINANTE:Razón principal por la que se realiza la separación. Ejemplo: separación de corrientes, purificación, eliminación de un componente indeseable.

TIPO DE CONTACTO:Por etapas o diferencial

FUERZA IMPULSORA:Gradiente de concentración, gradiente entálpico.

FASES:Fases en la que se lleva a cabo la tarea: Sólido-Líquido (S/L), Líquido-Vapor (L/V), Sólido-Gas (S/G) y otras.

SEPARACIÓN DE FASES:Mecanismo mediante el cual se separan las fases: Sedimentación, Centrifugación, Filtración, Decantación, etc.....

TEMPERATURA:Temperatura o rango de temperaturas típico


RÉGIMEN TÉRMICO:Adiabático, Isotérmico, Programado

Recuerde que Usted debe ampliar, modificar, y enriquecer con otros datos este modelo.





Manejo de EnergíaTAREA:Descripción del intercambio energético llevado a cabo en el sub-sistema. Ejemplo: condensación de los vapores destilados en el tope de una columna

OBJETIVO DOMINANTE:Generación de calor, disipación, recuperación, conversión.

TIPO DE CONTACTO:Por etapas o diferencial

MODO:Forma en que se hace el manejo de energía. Radiación, Cambio de Fase, Contacto Directo, Superficie de conducción

FASES:Fases en la que se lleva a cabo la tarea: Sólido (S), Líquido (L), Vapor (V), Heterogénea, etc......

DISEÑO:Caracterización del equipo en que se realiza el intercambio de energía. Ejemplo: Intercambiador de tubos y carcaza.

TEMPERATURA:Temperatura Media Logarítmica para el intercambio energético.


RÉGIMEN de FLUJO:Laminar, Turbulento

COEFICIENTEMagnitud aproximada del valor del coeficiente global de transferenciaRecuerde que Usted debe ampliar, modificar, y enriquecer con otros datos este modelo.

CAMBIO ENERGÉTICO:Valor aproximado de la energía intercambiada.

Como es de esperar se le anima a contribuir creativamente con el enriquecimiento de este modelo.





Coordinación y ControlTAREA:Descripción de la tarea a realizar por el sistema de control. Ejemplo: control de caudal de la alimentación al reactor.

OBJETIVO DOMINANTE:Control del proceso, seguridad del proceso, calidad del producto, control de emisiones.

MODO:Forma de ejercer el control: Automático, Manual, Medición en campo, en el laboratorio, Tipo de Regulación: proporcional, PI, PID, Control Avanzado.

INSTRUMENTACIÓN: Dispositivo empleado para realizar la tarea:

VARIABLE CONTROLADACaudal, temperatura, concentración,presión, otras.

RANGO DE CONTROLLímites aproximados de las variables controladas que permiten un buen desempeño del proceso

REGULACIONES AMBIENTALES:Marco Regulatorio que aplica a materias primas, efluentes y el producto





¿ Qué dudas tienen ?



Capacidad



Capacidad de la PlantaCapacidad de la Planta

•Cantidades totales de producto(s) y/o materia prima en un tiempo determinado.

•Si se producen más de un producto la capacidad se expresa en función del producto principal.

•Se deben establecer los valores normales, mínimos y máximos de operación.

Capacidad



Capacidad de diseño: capacidad de diseño de las unidades la determina la mínima capacidad efectiva integradaCapacidad efectiva: es la capacidad tomando en cuenta programación, mantenimiento, nivel de calidad. Capacidad máxima: máximo volumen de producción que se puede alcanzar en condiciones singulares de operación

Capacidad



La capacidad mínima económica es una

referencia para determinar la mínima

capacidad que garantiza una rentabilidad

en el mercado bajo las circunstancias

actuales

Capacidad


Desarrollo de Proyectos QuímicosFactores que Afectan la Capacidad de la Planta

Restricciones Financieras

Tamaño del Mercado

Disponibilidad de RRHH adecuado

Limitaciones de espacio

Factores Institucionales

Capacidad Administrativa Localización

Restricciones Técnica

Tamaño del Mercado

Demanda y oferta

Disponibilidad de Materia Prima

Disponibilidad de Insumos



Selección de Tecnología


Desarrollo de Proyectos QuímicosSelección de Tecnología

t= hoy t

Madurez

Crecimiento

Declinación

Embrionaria



regresar

Tam

año

List

a

Larga

Corta

Selección de Tecnología

LL

LM

LC⇒Búsqueda de información

⇒Desarrollar criterios de selección

⇒ Identificar las tecnologías

⇒ Evaluación técnica preliminar

⇒ Evaluación y selección



Diagrama del Modelo Sistémico de Calidad – MOSCA (Mendoza et al,2002)


Desarrollo de Proyectos QuímicosEvaluation from a technological viewpoint

No-Mandatorio

nivel-importanciaescala de evaluación

CRITERIOS DE SELECCIÓN

Mandatorio



Calidad y Requerimientos de Insumos

Calidad y Requerimiento de Materia Prima

Calidad del Producto

Capacidad & Demanda

Vida Útil de la Planta

Regulaciones Ambientales

Grado de Automatización

Almacenaje de Materia Prima y Productos

Residuos

Requerimientos Energéticos

Condiciones Legales, de Patente y de Negociación

Madurez TecnológicaLimitaciones de Expansión

Criterios Tecnológicos Propios del Caso

Desarrollar Criterios de Selección

Tecnología Limpia

Criterios Técnicos propios


Desarrollo de Proyectos QuímicosIdentificar las Tecnologías Disponibles

Hidrocarbon Processing

Chemical Engineering

Work-shop

Oil and Gas Journal

Industrial and Engineering Chemistry

Congress Proceeding

LIST

A L

AR

GA

(LL

)L

ISTA

LA

RG

A (L

L)


Desarrollo de Proyectos QuímicosEvaluación Técnica Preliminar

•Tecnología incapaz de procesar calidad de materia prima existente o producir calidad de producto deseado

•Los licenciantes proporcionan información, que permite identificar INCONGRUENCIAS

•Grado de automatización incongruente con mano de obra disponible

•Residuos que pueden ser incontrolables

LIST

A M

ED

IAN

A (L

M)

LIST

A M

ED

IAN

A (L

M)



Procesos Involucrados

Grado de Automatización

Complejidad del Proceso

Rendimiento

Elevación de Equipos

Distribución de las Instalaciones

Requerimiento de Mantenimiento

Control del ProcesoRequerimiento de Área

Olores y Ruido

Evaluación Técnica Preliminar



LIST

A C

OR

TA

(LC

)L

ISTA

CO

RT

A (L

C)

Evaluación y Selección

Cumplimiento criterios MANDATORIOSCumplimiento criterios MANDATORIOS

58%

85%83%78%

47%

81%

38%

53%

100%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%T

asa

de C

alid

ad

Funcionalidad Usabilidad Eficiencia

A BC A BC D A BC DD

Evaluación y selección criterios NOEvaluación y selección criterios NO-- MANDATORIOSMANDATORIOS



Este estudio económico debe aportar elementos de juicio seguros sobre la viabilidad, conveniencia y viabilidad, conveniencia y

oportunidadoportunidad económica del proyecto.

La decisión sobre la realización del proyecto se basa en los estimados de costos

Beneficios Costos Clase IIIClase III

Estimado de Costos


Desarrollo de Proyectos QuímicosCriterios de Selección Método de los Factores Ponderados

Criterio San Joaquín Santa Bárbara Jusepín ACCROVENRecuperación de Propano (%) 94,057 94,89 94,22 96,89

Potencia Total (HP) 21.874 35.379 23.114 20.481Relación Potencia / LGN 8,18 13,21 8,68 7,59Flujo de LGN (Lbmol/hr) 2671 2676 2662 2697Refrigeración Externa No requiere Requiere Requiere No requiere

Área Total de Intercambio Calórico (ft2) 1.105.016 450.800 681.032 189.875Equipos Adicionales No requiere No requiere Intercambiador No requiere

Flexibilidad Operacionall Buena Poca Moderada NadaEstimado de Costos Clase III 150MM 120MM 165MM 180MM

Peso

5 2 4 5

4 4 3 54 2 4 5

5 1 1 51 3 2 55 5 1 54 2 3 14 5 2 1

364 279 265 417

12922161164416

100%

Asignación de peso a los criterios

3 4 3 5

Asignación de peso a la evaluación de los criterios

Tecnologias Preseleccionadas



Localización



Costos Tangibles

Costos Intangibles

• Transporte• Mano de obra

•Materias Primas • Insumos

• Impuestos• Construcción

• Calidad Educación• Transporte Público

• Infraestructura• Calidad Empleados

• Calidad de Vida• Clima

Costos de Localización



Electricidad y Combustibles

Mercado

Materia Prima

Transporte

Características del Lugar

Restricciones Legales

Clima

Complejo Industrial Organizado

Agua

Mano de Obra

Infraestructura

Criterios de Localización

Ordenamiento Espacial Interno



Factores utilizados en empresas manufactureras

Factor Peso (%) Factor Peso (%)Costo mano de obra Política FiscalSalario 8 Crecimiento de ingresos 9Sindicatos 6 Presión Fiscal 4Cambios en salarios 5 Incentivos estatales 4Cambios en Sindicatos 5 Cambios impositivos 4

24 21

Disponibilidad-Productividad Regulaciones EstatalesMano de obra 7 Seguro de empleo 6Costos de energía 5 Costos de despidos 9Valor añadido 5 Seguridad social 5Horas perdidas de trabajo 4 20

21 Calidad de VidaEducación 5Costo de la Vida 3Transporte 3Sanidad 3

14

Método de losfactores ponderados


Desarrollo de Proyectos QuímicosFactores Peso Venezuela México Bolivia República

Checa Corea Alemania

Materia Prima

Costos 8 1 0.8 1 0.5 0.3 0

Disponibilidad 8 1 1 0.8 0.5 1 0.3

Insumos

Costos 7 1 0.8 0.8 0.8 0.8 0

Disponibilidad 9 0.3 0.3 0.8 0.8 0.3 1

Transporte marítimo organizado 5 0.8 0.5 0 0 0.8 1

Complejo Industrial Organizado 6 0.8 0 0.5 0.3 0 1

Mano de Obra

Costos 8 0.5 0.8 1 1 0.5 0

Capacitación 5 0.5 0.3 0.3 0.8 0.3 1

Sindicatos 4 0.3 0.3 0.3 0.5 0.3 0.3

Actitud ante el trabajo 7 0.5 0 0 0.8 0.5 1

Clima 4 1 1 0.3 0 0 0

Estabilidad Política 6 0 0.3 0 0.3 0.3 1

Política Cambiaria 5 0 0 0 0.3 0 1

Política de Impuestos 6 0.5 0.5 1 0.3 1 0

Regulaciones medio Am.8iente 5 1 1 1 0.3 0.5 0

Infraestructura 7 0.5 0.3 0 0.8 0 1

100 61.2 50.2 53.1 54.4 43.2 53.6

Localización



BASES Y BASES Y CRITERIOSCRITERIOSDE DISEÑODE DISEÑO


Desarrollo de Proyectos QuímicosBASES DE DISEÑO

Bases de DiseñoDOCUMENTO DONDE SE ESTABLECE EL OBJETIVO DEL

PROYECTO INDICANDO CLARAMENTE Y CON DETALLE LO QUE SE QUIERE PRODUCIR, A PARTIR DE QUÉ, CON QUÉ SE

CUENTA Y CÓMO SE VA A REALIZAR.

¿Qué? ¿Cómo?¿Bajo qué condiciones?¿Hasta dónde se llega?



Características y Condiciones de la Materia PrimaCaracterísticas y Condiciones de la Materia Prima

• Naturaleza físico-química.Composición, curvas de destilación, gravedad específica, peso molecular, etc.

• Condiciones de Proceso.Presión y Temperatura a las cuales está disponible

SAL

BASES DE DISEÑO



Especificación de los Productos FinalesEspecificación de los Productos Finales

• Rendimiento de los productosCantidades absolutas, porcentajes o conversión química.

• Especificaciones de Productos.Valores límites de los parámetros de composición o comportamiento.

• Condiciones de entrega.Presión y temperatura en los límites de batería de la planta.

AMONIACOCO2

BASES DE DISEÑO



Características de los Servicios IndustrialesCaracterísticas de los Servicios Industriales

• Vapor de agua Presión y grado de sobrecalentamiento

• Aire Comprimido T y P suministro y máx T retorno

• Gas Combustible Poder calorífico y PM. T y P suministro

• Agua de Enfriamiento T de suministro y retorno

• Agua Industrial Alcalinidad, pH, dureza, turbidez,

conductividad, P de suministro

• Electricidad Kwh

BASES DE DISEÑO



Factor de ServicioFactor de ServicioTiempo requerido para arranques, paradas, mantenimientos y otras situaciones en las cuales la planta no opera, en base anual.

Manejo de EfluentesManejo de EfluentesLineamientos para el manejo y disposición de efluentes gaseosos, líquidos y sólidos. Concentraciones y/o condiciones límite para la disposición. Leyes y códigos vigentes

BASES DE DISEÑO



Requerimientos de AlmacénRequerimientos de AlmacénCapacidad de Almacenamiento de productos intermedios, en proceso, finales y/o subproductos.Requerimientos particulares tales como: tipos de tanques, humedad límite, condiciones de almacenamiento.

Condiciones del SitioCondiciones del SitioCondiciones meteorológicas, topográficas, sismológicas normales, mínimas y máximas para la construcción de la planta.

BASES DE DISEÑO



Criterios de DiseñoLos criterios de diseño son

consideraciones previamente estandarizadas, que deben ser tomadas

en cuenta en la especificación y diseño de equipos, tuberías y sistemas de una planta



Criterios generales y conjunto de normas que deben ser consideradas para el diseño y normas que deben ser consideradas para el diseño y selección de los equipos y de la instalación en generalselección de los equipos y de la instalación en general. Se aplican a los siguientes aspectos:

• Sistemas de control y seguridad.• Parada de Planta y mantenimiento de equipos.• Política para equipos de respaldo.• Dimensionamiento de tuberías.• Selección de equipos.• Sobrediseño de equipos.• Generación eléctrica y sistemas de respaldo.

CRITERIOS DE DISEÑO

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