ANÁLISIS ECONÓMICO DE EQUIPO DEDESTILACIÓN Natalia León Patiño1, César Augusto Viasus Cifuentes1, Luis Eduardo Gamba Murcia1 Departamento de Ingeniería de Sistemas e Industrial Ingeniería Económica Junio 1 de 2015 El Laboratorio de Ingeniería Química (LIQ) de la Universidad Nacional de Colombia es uno de los centros de investigación más importantes de la universidad; en éste no solo se realizan las practicas y los 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 que se encuentran la planta piloto, oficinas de algunos profesores, y diferentes laboratorios, cada uno de ellos especializado en alguna disciplina que maneja la carrera de ingeniería química[1]; entre estos se encuentra el laboratorio de combustibles y lubricantes. En el laboratorio de combustibles y lubricantes, aparte de los servicios académicos anteriormente mencionados, se realizan caracterizaciones físicas de combustibles, pinturas y disolventes y se hacen caracterizaciones funcionales de pinturas [2]. Una de las pruebas más importantes que se brindan en el laboratorio, es la determinación de la densidad de un derivado de petróleo, dado que la densidad es una factor de vital importancia en la caracterización de éstos productos pues se relaciona directamente con el índice de cetano y el poder calorífico del combustible, propiedades que indican el desempeño de un combustible en un motor [3]. Para realizar esta prueba en el laboratorio, se cuenta con 2 equipos de destilación, 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 los aspectos técnicos, sino también económicos y es por ello que se analizarán 3 posibles alternativas otorgadas al laboratorio de combustibles, sin tener en cuenta los aspectos técnicos, para determinar cuál es 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 es un equipo muy antiguo que lleva más de 40 años de funcionamiento en el laboratorio; en la actualidad funciona 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. lo que conlleva una baja eficiencia en los analisis realizados en el equipo para el laboratorio. Figura 2. Calentador en cobre de control continuo de 300 W. calentador de control continuo de 1250W. Es evidente que ya cumplió su vida útil y se hace indispensable una renovación 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. Alternativa I: Aparato de destilación manual con vista frontal. La unidad de calentamiento incluye: plataforma de soporte para el balón. inmerso en el condensador. el cual se puede apreciar en la figura 1. . base y piñón de elevación del calentador con perilla de control de posición (elevación).para los que está diseñado. Figura 1. El equipo funciona con una cuba de enfriamiento comun y la mayoria de su tecnologia esta desactualizada . Equipo de destilación a cambiar. es de la marca KOEHLER INSTRUMENT COMPANY INC. Unidad de destilación de la alternativa 1[4]. modelo K45300 Operación. Consiste de un condensador en acero inoxidable completamente aislado y una unidad de calentamiento.. ventana de visualización. Éste equipo de destilación. 2. Figura 3. Alternativa II: Unidad semiautomática de destilación. se especifican en la tabla 1. marca LINETRONIC TECHNOLOGIES. Este equipo. mezclas de hidrocarburos líquidos y otros productos derivados del petróleo. contiene un termorregulador con display digital con una resolución de 0. aceites combustibles diesel Grado No. Está compuesto por una unidad de calentamiento digital y una unidad condensadora refrigerada digital. elementos de calefacción de 1200 W compuestos por dos lámparas halógenas infrarrojas de calentamiento. figura 3. modelo LT/BP-232000/M. Los costos de éste equipo y de los accesorios necesarios para realizar los ensayos. naftas. aceites combustibles Grado No. un sistema extintor y una fuente de alimentación 115Vac 50/60Hz 1600W con doble fusible de protección. 2-D. Tabla 1. combustibles destilados. Costos iniciales de la unidad de destilación de la alternativa 1 [4]. Unidad de destilación alternativa 2 [5]. queroseno.Este equipo es capaz de determinar la densidad de gasolinas para motor y aviación. . gasolina natural. La unidad de calentamiento se encuentra fabricada completamente en acero inoxidable. gasóleos y otros destilados que requieren temperaturas del baño de condensación hasta 140 °F (60 °C).1 ° C. combustibles para turbinas de aviación. 000 sin IVA El equipo viene con otros accesorios que se detallan en la tabla 2. la determinación automática del punto inicial y la final de ebullición. En cuanto a las ventajas que ofrece el equipo se pueden destacar que permite el ajuste automático de la temperatura antes de cada destilación. un sistema de refrigeración por compresor de motor con conexión gases refrigerantes libres de CFC y una fuente de alimentación 115Vac 50/60Hz 1400W. Costos iniciales de la unidad de destilación de la alternativa 2 [5]. Entre las especificaciones técnicas más relevantes se encuentra el condensador con sistema de loop cerrado. En el proceso de destilación. la muestra se evapora y condensa bajo condiciones de temperatura y presión que pueden ser variadas fácilmente con las especificaciones que ofrece el equipo obteniendo un resultado acorde a normas de destilación como al ASTM 86. permite programar la velocidad de destilación entre 2 hasta 15 ml/min y ajustar automáticamente la calibración del volumen medido y el punto cero. Esta es la segunda opción de compra. Además. . el punto seco. modelo ADA 5000 de referencia: K45603. El valor del equipo (unidades de calentamiento y condensadora) es de $31. El equipo de destilación ADA 5000 puede ser utilizado para diferentes productos volátiles y derivados de hidrocarburos respetando las normas y estándares de control de calidad para este tipo de determinaciones.000. es un equipo de destilación marca KOEHLER INSTRUMENT COMPANY INC.La unidad condensadora cuenta con una cubierta aislante. el baño de enfriamiento CFC-free y la cámara de recuperación a temperaturas de 0 a 60°C. Tabla 2. Alternativa III: Destilador Automático Housing. y las medidas de presión barométrica y residuos. la idea es disminuir costos lo más posible. se determinará cuál es la alternativa más beneficiosa para el laboratorio de combustibles y lubricantes. Tabla 3. el valor anual equivalente del equipo estará mal estimado. Para el análisis se supondrá una TMAR de 10% anual compuesta mensualmente. ANÁLISIS ECONÓMICO A continuación se realizara el análisis por el método del valor anual uniforme equivalente (VAUE) para cada una de las alternativas. Los costos de éste equipo y de los accesorios necesarios para realizar los ensayos. dado que.000 [6] . Teniendo en cuenta que para las 3 alternativas los costos de mantenimiento son bastante similares [7]. no serán tomados en cuenta en el análisis puesto que sería el mismo valor anual para cada alternativa. el equipo también es usado para prácticas de estudiantes y claramente si se incluyen estos valores.Figura 4. Unidad de destilación Automática Housing [4]. Costos iniciales de la unidad de destilación de la alternativa III [4]. se pueden apreciar en la tabla 3. Con los resultados obtenidos. II. aunque por cada ensayo de densidad realizada en el laboratorio a pedido de industrias significa un ingreso de $108. . sino para todas las operaciones del laboratorio. es necesario conocer la potencia del equipo. Aunque hay cables y demás en su estructura. así que no serán tomados en cuenta. El precio del acero inoxidable reciclado no varía.5099 [8]. la duración del ensayo y la cantidad de ensayos en un periodo determinado de tiempo. supondremos que está hecho 100% de acero inoxidable. tenemos: Para determinar el valor de recuperación hay muchos factores a considerar y dada la complejidad de éste dato. Este equipo tiene una vida útil de 15 años.8 € [9]. obtenemos: Dado que el KWh para industrias oficiales sin contribución esta a $355. Teniendo en cuenta que un ensayo en este equipo dura 40 minutos y al mes se realizan en promedio 15 ensayos [7]. Además. los accesorios ya se encuentran en el laboratorio porque no solo se usan para este equipo. . teniendo en cuenta que el precio del kilo de acero inoxidable reciclado en Bogotá es de 0. será vendido como chatarra. y lo único que necesita para funcionar es electricidad. Así. Para calcular los costos de operación.1213 [10] y que el peso aproximado de un equipo de estos es de 70 Kg: Figura 5. solo es el valor del equipo.Alternativa I Para esta unidad de destilación. no hay costos de instalación. se harán varios supuestos: Cuando sea necesario desechar el equipo. que el precio del euro actualmente es de $2787. Flujo de caja de la alternativa 1 y valor anual uniforme equivalente. Utilizando esta información anterior se obtiene: . el cual está señalado en la figura 5. y utilizando Excel® se obtiene el valor anual equivalente. Además. la duración de un proceso de destilación en el equipo es de 60 minutos y al mes se realizan en promedio 15 ensayos. solo se tomara en cuenta el costo del valor del equipo.Ahora. Figura 6. con todos los datos claros. los supuestos anteriores y usando en mismo valor de chatarrización de la alternativa 1 se obtiene el valor presente y con este su valor anual uniforme equivalente (VAUE). Con relación a lo anterior. debido a que los accesorios que necesita el equipo ya se encuentran en el laboratorio. Alternativa II Consumo eléctrico: teniendo en cuenta los valores dados anteriormente se llega al valor del consumo de energía mensual por pate de este equipo es: Teniendo en cuenta esto. la cantidad de ensayos en un periodo determinado de tiempo y la potencia del equipo. Para los costos de operación se tienen en cuenta la duración del ensayo. es posible construir los flujos mensuales de esta alternativa. El equipo de destilación automática Housing tiene una vida útil de 25 años debido a que está construido con una forma robusta de fácil mantenimiento y operación. aumentando el IVA al valor del equipo. el equipo necesita 2400 W para funcionar. solo necesita electricidad para funcionar. Flujo de caja alternativa 2 y su respectivo VAUE Alternativa III En el análisis de costos de esta unidad de destilación. 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 uniforme equivalente (VAUE) para la alternativa utilizando Excel®. CONCLUSIONES Luego de observar el VAUE de las tres alternativas se ha optado escoger la alternativa I ya que cumple con las necesidades que se presentan en el laboratorio de combustibles y lubricantes. III. Flujo de caja de la alternativa III y valor anual uniforme equivalente.5099 [8]. dado que. es necesario hacer un análisis técnico para determinar de una manera más general la mejor opción para el laboratorio.Dado que el KWh para industrias oficiales sin contribución está a $355. tenemos: Para determinar el valor de recuperación se asume que el precio del kilo de acero inoxidable reciclado en Bogotá es de 0. . aunque el punto de vista financiero es bastante importante. además representa un costo menor respecto a las demás alternativas. Aunque su vida útil es menor que la de sus contrapartes sigue siendo relativamente larga. En todo caso. Figura 6.8 € [9]. uk/convertirse/EUR-COP. pp 35-44. Obtenido el día 29 de mayo de 2015 de http://es. Lozano García M. Obtenido el día 29 de mayo de 2015. Cotización CK-375-2012 otorgada a Universidad Nacional de Colombia..co/hogar/tarifas [9] Metal Day S.A. Vargas C.unal. Juan Guillermo Cadavid Estrada.codensa. Diciembre de 2006. Antioquia.laboratorios.las especificaciones del equipo y las funciones demás que pueda cumplir son igual o más importantes para el usuario.J. Revista Ingeniería e Investigación. Tarifa de energía eléctrica reguladas por la comisión de regulación de energía y gas para mayo de 2015.G.453 SD otorgada a Universidad Nacional de Colombia.C. Obtenida el día 22 de Mayo de 2015. Juan Guillermo Cadavid Estrada.. Euro-Peso colombiano. Narváez Rincón P. Cotización PCQ 16. Revista energética.A. Recuperación y reciclaje. Volumen 36. Comunicación personal.C. Febrero de 2014.edu. [2] Dirección Nacional de laboratorios.co/laboratorios/busqueda/detalle. BIBLIOGRAFÍA [1] Gama Chávez J. Plan de manejo ambiental del Laboratorio de Ingeniería Química (LIQ) de la Universidad Nacional de Colombia.. Obtenida el día 28 de mayo de 2015 de http://www. [8] Codensa S. Obtenido el día 29 de mayo de http://metalday.. Medellín. Chávez G. [4] Petroleum Total Equipment.edu.com. Suárez Medina O. 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