Etapas en el desarrollo desarrollo de un proyecto. proyecto. Visualización Ingeniería Conceptual
-50% +100%
Estimado Clase V
-30% +50% -20% +30%
Estimado Clase IV Estimado Clase III
-15% +20%
Estimado Clase II
-10% +15%
Estimado Clase I
Ingeniería Básica
Ingeniería de Detalle
Procura
Construcción
Puesta en Marcha
Estimación de Costos.
Objetivo General: Conocer los métodos sistemáticos para la estimación de la inversión de capital y de los costos de producción en un nuevo esquema de proceso.
Objetivos Específicos: – Estimar costos de equipos y plantas (Método Factorial) – Estimar costos de producción.
Estimación de Costos Bibliografía:
Happel & Jordan. Economía de los Procesos Químicos.1981. and Design of Chemical Chemical Turton, et. al. Analysis, Synthesis and Processes. 1998. Rudd & Watson. Estrategias en Ingeniería de Procesos. 1976. Walas. Chemical Process Equipmen. 1984 Perry et al. Chemical Engineers Handbook. Peter & Timmerhaus. Plant Design and Economics for Chemical Engineers. Revistas: Chemical Engineering Chemical Engineering Progress.
Clasificación de las estimaciónes de costo ) 50 % ( o t 40 s o C e 30 d n ó i 20 c a u 10 l a v E a 0 l e d n -10 ó i s i c -20 e r P -30
Orden de Magnitud Estudio de Estimación Diseño Preliminar
Estimación Definitiva
Estimación Detallada
1
10
100
1000
Costo del Estudio de Costo ($1000)
10000
Estimaciones de costo. Datos Requeridos
Comparación con plantas similares construidas. Factores de escala, capacidad, inflación. Estudio de Listado de equipos mayores (capacidad, materiales de Costo construcción, etc). Factores y correlaciones para estimación de costo por método factorial. Especificaciones de todos los Diseño Preliminar equipos (espesores, materiales, etc.), instrumentac instrumentación, ión, servicios (electricidad, refrigeración, etc) Estimación Anteriores mas ofertas de Definitiva equipos y servicios para instalación. Estimación Ingeniería de detalle. Detallada Orden de Magnitud
BFD
+ 40% a – 20%
Costo de la Estimación ($) 3.000 a 15.000
PDF
+ 30% a –20%
20.000 a 65.000
Diagramas
Precisión de la Estimación
PDF. Diseño + 25% a – 15% mecánico. Plano de planta. Elevaciones Anteriores + 15% a –7% mas P&ID preliminar. PDF, P&ID, + 6% a -4% Diagramas isométricos.
54.000 a 140.000
85.000 a 345.000
250.000 a 1.100.000
Estimación Orden de Magnitud. Basado en recopilación recopilación de inmovilizado en sistemas de proceso completos.
Q I I B Q B
M
I : Costo estimado para proceso de capacidad Q IB: Costo de referencia para una capacidad conocida QB M: Pendiente de la línea de correlación en representeción log-log. Ref: H. Bauman: Fundamentals Bauman: Fundamentals of Cost Engineering in Chemical Industry. Industry. 1964.
Debe efecturase actualización del costo según índices de precio.
Indices de costo.
Engineering News-Record Index. (1913 = 100) – Publicación de Engineering News-Record . Industria de la construcción. Ponderación de costos del acero, madera, cemento y mano de obra.
Marshall & Stevens Index. (1926 = 100) – Publicado regularmente en Chemical Engineering . Redefinido como Marshall & Swift, es un promedio ponderado de costo de equipos en ocho diferentes industrias de procesos.
Indice de precios al por mayor mayor . (1958 = 100) – Dpto. Comercio de EEUU publicado en Business Statistics. En conjunto con Consumer Price Index es una medida del poder de compra de dólar estadounidense.
Chemical Engineering Plant Cost Index. (1957 = 100) Publicado regularmente en Chemical Engineering Aspectos consdierados en la definición del Chemical Engineering Plant Cost Index. Index . Componente del Indice
Peso en la determinación determinaci ón (%) (% )
Equipos, maquinarias y estructura Fabr icantes de equipos Procesos de mecanizado Tuberías, válvulas y conexio nes Instrumentación y control Bombas y co mpresores Equipamiento eléctr ico y mater iales Estr Es truc uctu tura ras, s, sop opor orte tes, s, ins nstal talac aciion ones es y pi pin ntu tura ra
Labores de instalación y levantamiento Edificaciones y materiales Ingeniería y supervisión
37 14 20 7 7 5 10 100%
61% del total 22 7 10
Año 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Marshell & Swift Equipment Cost Index (1926 = 100) 552 607 675 745 774 786 806 813 817 814 852 895 915 931 943 964 993 1028 1039 1057 1062 1068 1089 1093
Chemical Engineering Plant Cost Index (1957 = 100) 219 239 261 297 314 317 323 325 318 324 343 355 358 361 358 359 368 381 382 387 390 391 394 394 396 398
Nelson-Farrar Refinery Construction Index. (1946 = 100) Publicado mensualmente en Oil and Gas Journal. Aspectos consdierados en la definición del Nelson-Farrar Nelson-Farrar Refinery Construct Construction ion Index . Componente del Indice M ate aterr ial es y Equi pos Hierro y Acero Materiales de construcción Equipos misceláneos Labor Labor clasificada Labor común
Peso en la categoría (%)
Peso total en Indice (%)
50 20 30
20 8 12
65 35
39 21
Sus componentes comprenden sólo costos directos; no incluye costos indirectos (construcción e ingeniería).
Indices de costo “vs” tiempo.
Al usar Indices tenga en cuenta que... qu e...
Representan valores promedios estadísticos. Utilizan precios de lista, por lo que no son indicativos de los precios reales de compra (descuento por cantidad, descuento por compra a cliente fijo, etc.) No reflejan cambios/mejoras en las tecnologías y en los métodos de fabricación. Relacionan costos actuales con costos históricos, por lo que no permiten estimar costos futuros. No deben ser utilizados para actualizaciones en períodos mayores de 10 ó 15 años; la mayoria de datos de costo por encima de este período es obsoleta.
Efecto del tiempo sobre el costo de compra del equipo Valor actual del del Indice Costo Hoy Costo base base del Indice pa p ara costo base base Valor del
En lo posible debe preferirse el Indice referido en la correlación para la estimación de costo del equipo.
Ejemplo:
Costo intercambiador 500 m 2 = 25.000 $ (1978) M&S PCI Indice 1978 552 219 2001 1093 394 Costo en 2001: 49.502 44.977 Diferencia Promedio: ( DC/Cpromedio)*100 9,6 % < error estimación
Relación Costo-Tamaño de equipo M
Aa C b Ab
Dado por: C a
equivalente a:
M C a K ( Aa )
donde K = C b / (Ab ) M
A = atributo de costo del equipo C = Costo de compra M = exponente de costo Tipo de Equipo
Compresor reciprocante Intercambiador de calor de tubo y carcaza en acero al carbón Tanque vertical en acero al carbón Hervidor con revestimiento vítreo Filtro prensa Recipientes a presión no calentados en acero al carbón Bombas centrífugas
a = equipo con los atributos requeridos requeridos b = equipo de referencia Unidades de capacidad kW 2 m 3
m 3 m 2 m kg kg HP
Intervalo validez de la correlación 220 a 3000 5 a 50
Exponente de costo 0,70 0,44
1 a 40 3 a 10 1 a 25 1500 a 3000 15000 a 45000 10 a 25 25 a 100
0,52 0,65 0,85 0,60 0,80 0,68 0,86
Fuente: Turton Turton / Bauman Bauman
Correlaciones típicas para costo de equipos.
Etapas del Estudio de Costos 1. Trazar Trazar PDF PDF mos mostr trand ando o equi equipo poss pri princ ncip ipale ales: s: Incluir balance de masa y energía así como condiciones de operación. Lista de equipos. (Ref: Chemical Engineers´Handbook)
2. Dime Dimens nsio iona nami mien ento to de equi equipo pos. s. Cálculo aproximado o preciso basado en conceptos de OP. Unitarias. (Ref: Métodos Aproximados para el Diseño de Equipso)
3. Esti Estima maci ción ón prel prelim imin inar ar de cost costo: o: – Estimación costo de compra de equipos y del costo total instalado “listo para arrancar”. » Método Factorial
– Estimación costos de producción.
Costo de equipos individuales. Generalidades.
Correlaciones empíricas (ecuaciones y/o gráficas) para cada tipo de equipo, en base a propiedad característica. – El tratamiento del efecto del material de consturcción y condiciones de operación (presión) puede estar incluido en la correlación de formas distintas.
Ejemplo: Walas. Chemical Process Equipmen
f (Tipo; Material; Cond. Operación) C Turton et al. Analysis, Synthesis, Synthesis, and Design of Cemical Cemical Processes. Processes.
C f Material f Cond.Operación C Base Base: CS @ 1 atm f Material y f Cond.Operación
dependend el equipo
Costo de equipos individuales. Generalidades. Cont... Programa CAPCOST Turton et al. 2 C K K A K A log lo g log lo g log lo g 10 P 1 2 10 3 10 Costo compra del equipo:
Siendo “ A” la capacidad o algún parámetro de tamaño del equipo. 2 F log lo g C C log lo g P C log lo g P 10 P 1 2 10 3 10 Factor de presión:
con P en barg. Factor de material dependiente del material de construcción. FoBM = f (Factor de Material x Factor de Presión)
o o C C BM F BM BM C P B1 B2 FM FP P BM
Costo del equipo:
con B1 y B2 conocidos por equipo. Y a partir de estos se estima el costo final de la planta: n n o C BM,i C TM 1,18 C BM y C GR C TM 0,35
i 1
i 1
Ejemplo: Costo de Intercambiador Determinar costo de compra (función del tipo y área)
Determinar costo instalado
Ejemplo: Costo de Intercambiador Corregir costo por efecto de material y condiciones de presión
f Material
*
f Presión
Emplearlo para determinar factor multiplicador de costos de instalación
Costo de equipos individuales. Intercambiadores de calor.
Base: CEP Cost Index = 325 (1985)
Costo de equipos individuales. Agitadores C(k$) exp a b ln HP c(ln (ln HP)2
1 HP 40 400 0
Base: CEP Cost Index = 325 (1985)
Propela Simple Velocidad
1
Acero al carbón
a 8, 57 b 0,1195 c 0,0819
Acero 316
a 8, 82 b 0,2474 c 0,0654
Velocidad
2
Propela Doble 3
8,43 8, 31 - 0,0880 0,08 80 - 0,1368 0,13 68 0,1123 0, 1015 8,55 0,0308 0,0943
8, 52 - 0,1802 0,18 02 0, 1158
1
2
3
8,80 0,1603 0,0659
8, 50 0,0257 0,025 7 0, 0878
8,43 - 0,1981 0,19 81 0,1239
9,25 0,2801 0,0542
8, 82 0,1235 0,123 5 0, 0818
8,72 - 0,1225 0,12 25 0,1075
1: 30; 37 y 45 rpm 2: 56; 68; 84 y 100 rpm 3: 125; 155; 190 y 230 rpm
F uente: M eyer yer s & Ki me me,, Chem. En g., 109-1 109-112, 12, (27 Se Sep. 1976) 1976)
Costo de equipos individuales. Torre de platos: Destilación
C ($) f 1C b N f 2 f 3 f 4C t C p1
T exp 7,123 0,1478 ln W 0,02488(ln W ) 2 0,0158( L ) ln( b ) C b exp D T p 9020 W 2470000 lb C t 375,8 exp( 0,1739 D) 2 D 16 ft
N número de pla p latt os C p1 204,9 D0, 6332 L0,8016 2 D 24 & 57 L 170 ft ft Material
f 1
f 2
f 4
2,25 si N 20 N 1,0414
Sta tain inle lesss ste steeel, 304
1,7 1,1 ,18 89 + 0, 0,0 057 577 7D
Sta tain inle lesss ste steeel, 316
2,1 1,4 ,40 01 + 0, 0,0 072 724 4D
Tipo de Plato
Carpenter 20CB-3 Nickel-200 Monel-400 Iconel-600
3,2 1,525 + 0,0788 D 5,4 3,6 2,306 + 0,1120 D 3,9
Valve Grid Bubble cap Sieve (with downcomer)
Iconel-825 Titanium
3,7 7,7
f3
1,00 0,80 1,59 0,95
Base: CEP Cost Index = 325 (1985)
Costo CIF de los equipos de planta Basado en costo FOB de la planta: – Flete terrestre y despacho:
10%
» Costo Costo en puerto puerto de embarqu embarquee = 1,1 * FOB FOB
– Flete marítimo a puerto venezolano:
20%
» Costo en en puerto venezola venezolano no = (1,1 + 0,2) * FOB
– Seguro:
0,55% Costo en puerto venezolano – Impuesto de importación: 16,5% Costo en puerto venezolano CIF = 2,2165 *FOB
Fuentes de datos sobre sobr e costos.
Bases de datos de las compañias. Literatura de Ingeniería Química – Chemical Engineering: 1960 / 1970 / 1980 / 1900 / 2000 Compilación artículos de costo e indices.
– Hydrocarbon Processing; Petroleum Refiner; Oil & Gas Journal; Industrial and Engineering Chemistry. – Baunan. Fundamentals of Cost Engineering in the Chemical Industry. D eben ben ser u ti l i zadas con dis di scre cr eció ci ón Rebus Rebuscar car y es escoge coger en tr e l as publ i caci caci ones apli apl i cando conocimi conoci mi en tos y cr cr i ter ter i os basados basados en l a expe experr i en cia. ci a. •
•
Selección de materiales de construcción.
Plá Pl ásti cos f l u or ocarbon ocar bonados ados M ateri ale al es es especi pecial ale es de alto alt o costo costo Reve Revessti mi en tos vitr vi tr eos
Estimación Costo final de la Planta: Planta : Método Factorial.
Existen por lo menos tres métodos para estimar el costo final de la planta a partir de los costos de compra de los equipos: – Método de Happel – Factores de Lang – Suma de todos los costos de los equipos instalados, basado en los trabajos de Guthrie (Turton et al.)
Estimación Costo final de la Planta Método Factorial. A partir de evaluación del inmovolizado para elementos principales del proceso (Cuentas ( Cuentas clave) clave) I F I E f i I E f I i IF = Inmovilizado para el sistema completo (Costo planta listo para arrancar) IE = Inmovilizado en equipos principales (Costo equipos) equipos) f i = Factores de proporcionalidad para costos de tuberías, aislamientos, instrumentación, edificaciones, cimentaciones, etc. f I = Factor para estimación de gastos indirectos (Honorarios de ingeniería, costos de construccion, contingencias, etc)
Factores para estimar costo de planta. planta. Método Factorial
COSTO DEL EQUIPO INSTALADO
T u ber berí ía de d e pr oceso Proceso de manipulación de sólidos Proceso mixto (sólidos y fluidos) Proceso que manipulan fluidos Instrumentación Control poco automatizado Automatización parcial Control complejo y/o centralizado Edi fi cios de fabri cac cación ión Construcciones abiertas Construcciones semiabiertas Construcciones cerradas Pl antas de servici os Escasa adición a las existentes Adición considerable a la existente Planta de servicios totalmente nueva Conexion es entr e uni dade dades s Entre las unidades de servicio Entre unidades de proceso separadas Entre unidades de proceso dispersas COSTO FISICO TOTAL
f i 0,07 – 0,10 0,10 – 0,30 0,30 – 0,60 0,02 – 0,05 0,05 – 0,10 0,10 – 0,15 0,05 – 0,20 0,20 – 0,60 0,60 – 1,00 0,00 – 0,05 0,05 – 0,25 0,25 – 1,00 0,00 – 0,05 0,05 – 0,15 0,15 – 0,25
I E 1
i
f i
Fuente: Arnold Arnold & Chilton. Chem. Eng. 1963
FACTORES FRACCION DEL COSTO FISICO I ngeni ería y Cons Con str ucci ón Ingeniería inmediata Ingeniería compleja F act or es de t am amañ añ o Unidad comercial grande Unidad comercial pequeña Unidad experimental Contingencias De la compañía Variaciones imprevistas Procesos exploratorios COSTO TOTAL DE LA PLANTA:
f IiIi
0,20 – 0,35 0,35 – 0,50 0,00 – 0,05 0,05 – 0,15 0,15 – 0,35 0,10 – 0,20 0,20 – 0,30 0,30 – 0,50
I F I E 1
f f i
i
I
Estimación Costo final de la Planta C o n c e pt o
Mé t od o Factorial Happel
Recipientes Torres, fabricadas en el terreno Torres prefabricadas Intercambiadores Bombas, compresores y otras máquinas Instrumentos Otros...
Cuentas Claves (S u ma de A a G)
M a t e r i al A B C D E F G
10% de A 30 a 35% de B 10 a 15% de C 10% de D 10% de E 10 a 15% de F
IG
Aisl Aislam amie ient nto o H = 5 a 10% 10% de de IG Tube Tuberí rías as I = 40 40 a 50% 50% de de IG Cime Cimen ntaci aciones J = 3 a 5% de de IG Edificaciones K = 4% de IG Estructuras L = 4% de IG Materia Materiall contr contraa incend incendios ios M = 0,5 0,5 a 1% de IG Elec Electr tric icid idad ad N = 3 a 6% 6% de de IG Pint Pintur uraa y Limp Limpiez iezaa O = 0,5 0,5 a 1% 1% de IG
Su ma de materiales y M ano de obra
M a n o d e O br a
150% de H 100% de I 150% de J 70% de K 20% de L 500 a 800% de M 150% de N 500 a 800 de O
P
Costo de equipos especiales instalados
Q
S u ma de P + Q
R
Ga s t o s Ge n e r a l e s
T o t a l d e c o s t o s d e c on s t r u c c i ó n Honorarios de Ingeniería (10% del costo de construcción) Pagos por contingencias (10% del costo total de construcción)
Inversión Total
30% de R
1 3 0 % de R 13% de R 13% de R
1 5 6 % de R
Estimación Costo final de la Planta Método Factorial: Factor de Lang. Proporcionalidad entre costo de equipos principales y el inmovilizado en planta lista para arrancar.
f f
I F f Lang I E f Lang 1 Tipo de planta química
i
I
Factor de Lang
Plantas de manipulación de sólidos
3,10
Plantas que incluyen manipulación de sólidos y fl flu uidos
3,63
Planta de manipulación de fluidos
4,74
Ventajas: Método rápido. Desventaja: Enmascara detalles que deben figurar por separado para su estudio individualizado.
PFD Unidad separación separación de gases livianos. livianos.
Dimensionamiento Rápido de Equipos: Equipos: Intercambiadores de Calor. Calor.
Propiedades térmicas de las sustancias. Bases de Datos (Cp; l; etc.) Naturaleza corrosiva corrosiva del medio medio ambiente; Incrustaciones, etc.
Selección del tipo de Intercambiador. I ntercambiador. Balance de Energía y Diseño del Intercambiador. 3.1. Refrigerantes 3.1. Refrigerantes y Condensadores: Temperatura del agua de entrada = 90°F (32°C) Aumento de la temperatura del agua = 30°F (16°C) U = 150 BTU/hr ft 2 °F (851,7 W/m2 K)
3.2. Rehervidores: 3.2. Rehervidores: DT
= 45°F (25°C) U = 250 BTU/hr ft 2 °F (1419,5 W/m2 K)
Q U * DT 11250 Btu hr -1ft -2 A
Dimensionamiento Rápido de Equipos: Equipos: Columnas de Destilación Datos de equilibrio de fases. –
–
–
Mezclas azeotrópicas. Presencia de compuestos sensibles al calor. Naturaleza corrosiva corrosiva del medio medio ambiente. Como primera aproximación puede suponer comportamiento ideal
Propiedades térmicas de las sustancias. Bases de Datos (Cp; l; etc.) ; Ref: Reid Ref: Reid & Sherwood.
Concentración –
de los fluidos.
Concentración de alimentación, destilado y fondo. Primera aproximación: Destilado con 99,5% 99,5% de pureza Fondo 0,1% del liviano
Dimensionamiento Rápido de Equipos: Equipos: Columnas de Destilación (Cont...) Diseño de columna (Etapas de equilibrio) –
–
–
Reflujo mínimo: R MIN / (R MIN + 1) = (xD - yF) / (xD - xF) Usar R = 1,2 R MIN ( ~ N = 2 NMIN) Eficiencia de plato: (60 a 75% por plato; 40 a 90% global) Primera aproximación aproximación 50% ( NREAL = 4 NMIN).
Dimensionamiento de columna –
–
Separación entre platos: 2 ft (0,6 m); 1,5 ft si altura > 150 ft (45,7 m) Relación empírica Diámetro Diámetro de la torre a servicio del rehervidor Situación
A presión Presión atmosférica Al vacío –
Destilación atmosférica:
Servicio del Rehervidor 6 10 Btu/h 0,5 D2 0,3 D2 0,15 D2
Velocidad de vapor = 3 ft/s Pérdida de carga = 3 plg H2O / plato
Características y costo de equipos de la Unidad de separación de gases livianos. E - 2 0 1 E -2 0 2 E -2 0 3 E - 2 0 4
T -2 0 1
T-202
P -2 0 1 ª / B
P-202ª/B
V -2 0 1
V -2 0 2
Ca be za l F Fllotante 45 85 4 5 15 4 CS CS ---------
T orr e ---CS 0.95 19.0 15 36 Sieve SS ---
T orre ---CS 1.00 21.0 5 40 Sieve SS ---
B. Ce Ce ntrífuga ---Ca st ste e l -----
B. Ce Ce ntrífuga ---C a st st e e l ----
Ho r i z o n t a l ---CS 1.25 3.75 15 --
Hori zonta l ---CS 1.25 3.75 5 --
1.3 16
1.2 6
---
---
Tipo Area (m2) P Carcaza (barg) P Tubos (barg) Material Diámetro (m) Log ó Alt (m) Presión (barg) Internos Material Potencia (kW) P Succión (barg) C P (2 0 0 3 )
19309
CoBM ( (22003)
64703 32152 44727 21915
155 15 4 CS -------
---
---
9669 13554
20 4 5 CS -------
6641
45389 24071 277998
51575 27434 257547
Total Costo compra de equipos Total costo directos e indirectos de Planta Base (CS @ 0 barg) Total costos directos e indirectos de Planta Costos sistema de proceso integrado Costo de planta instalada en terreno (Método Turtón et al.) Costo de planta instalada en terreno (Método Happel et al.) Costo de planta instalada en terreno (Factor de Lang) COSTO PROMEDIO Y DESVIACIÓN
2 (4 3 0 5 )
2 (4 1 9 5 )
6733
6733
2 (2 2 8 2 9 )
2 (1 8 9 5 1 )
28713
22195 228000 700000 834000 984000 1229000 1301040 1078440
CP CBM CoBM CTM = 1,18 CoBM C GR = = C TM + 0,35 CBM C GR (Inversión total) = 1,56 CoBM C GR = 4,74 CP 1.202.727 + 92.740 (Error 8%)
Costos de Producción. C F I F Q F L
Pr oporci orcionale onaless al I nmovil i zado ado FI = a.IF Prop – – – –
Pr opor orcion cional ale es al vol vol u me men n de prod pr odu u cci cci ón FQ = b.Q Prop – – – –
Mantenimiento Gastos de seguridad Servicios generales Servicios administrativos Costos de materias primas e insumos Costos de servicios generales Costos de mantenimiento Costos de almacenamiento
Pr opor orcion cional ale es a M ano de Obra Obr a FL = c.L Prop – Mano de obra directa – Gerencia – Gastos adicionales.
Costos de Producción: Listado típico. típico. Materias Primas
Tres o mas volumenes de producción Mano de obra Directa Iindirecta
Mantenimiento Proporcional a Inversión directa
Servicios Industriales Precio de los servicios industriales
Seguro Generalmente 1% de Inversión Directa
Contingencias 10% Costos fijos de operación
