Proyectos

Ing. de Procesos - Prof. G. Rincón 1
Desarrollo de Proyectos Químicos
Etapas deEtapas de
Desarrollo deDesarrollo de
ProyectosProyectos
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 Alta
Precisión del
Estimado de Costo
Ingeniería
Básica
Visualización Ingeniería
Conceptual
Construcción
Puestaenmarcha
Ingeniería
de Detalle
Procura
Baja Alta
Costo de
Preparación

Desarrollo de Proyectos QuímicosEstimado de Costos
Clasificación
AACEAACE -- 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%
costosdepreparación
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
Estimación
Tipo de Estimado

Desarrollo de Proyectos QuímicosVisualización o
Planificación
IdeaIdea
NecesidadNecesidad
Actividades EconómicasActividades Económicas
y Financierasy Financieras
Actividades CientíficasActividades Científicas
y 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 laBases para la
Ingeniería BásicaIngeniería Básica
LocalizaciónLocalización
de la plantade la planta
Estimados deEstimados de
costos preliminarescostos preliminares
Selección deSelección de
alternativa técnicaalternativa técnica
Insumo: documentosInsumo: documentos
generados engenerados 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
DocumentosDocumentos
INGENIERÍA
CONCEPTUAL

BÁSICA
Garantizar productos finalesGarantizar productos finales
en especificaciónen especificación
Información para el estimadoInformación para el estimado
de costo de Inversiónde costo de Inversión
Determinar laDeterminar la
Factibilidad TécnicaFactibilidad Técnica
Requerimientos de materiaRequerimientos de materia
prima, servicios, etc.prima, servicios, etc.
Garantizar la operaciónGarantizar la operación
de las instalacionesde las instalaciones
Bases para laBases 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 laEstablecer las guías de operación que contienen la
descripción del procesodescripción del proceso
⇒ Costos y evaluación económica Clase II
Objetivos
INGENIERÍA
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
Documentos
INGENIERÍA
BÁSICA

de DETALLES
Compra de EquiposCompra de Equipos
y Materialesy Materiales
Construcción deConstrucción de
la Plantala Planta

Desarrollo de Proyectos QuímicosProductos de la
Ingeniería 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
Solución
NaOH
Glicerol
Crudo
REACTOR SEPARADOR REACTOR
COLUMNA
DESTILACIÓN
HIDRÓLISIS
REACTOR
EMPACADO
Alil cloruro
Hipoclorito
en solución
GLICERINA:
Vía Propileno y Cloruro Alílico

Descripción del Proceso
GLICERINA:

Reacciones Principales
Coeficientes Técnicos
Especificaciones del Producto
GLICERINA:

Conversión de Especies
TAREA:
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 FLUJO
Mezcla 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
GLICERINA:

Separación de Especies
TAREA:
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
PRESIÓN:
Presión típica
RÉGIMEN TÉRMICO:
Adiabático, Isotérmico, Programado
Recuerde que Usted debe ampliar, modificar, y
enriquecer con otros datos este modelo.
Martín
GLICERINA:

Manejo de Energía
TAREA:
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.
PRESIÓN:
Presión típica
RÉGIMEN de FLUJO:
Laminar, Turbulento
COEFICIENTE
Magnitud aproximada del valor del coeficiente global de
transferencia
Recuerde 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.
Martín
GLICERINA:

Coordinación y Control
TAREA:
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 CONTROLADA
Caudal, temperatura, concentración,presión, otras.
RANGO DE CONTROL
Límites 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
Martín
GLICERINA:

¿ 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 integrada
Capacidad 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
TamañoLista
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-importancia
escala 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 Tecnológica
Limitaciones 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
LISTALARGA(LL)LISTALARGA(LL)

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
LISTAMEDIANA(LM)LISTAMEDIANA(LM)

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

LISTACORTA(LC)LISTACORTA(LC)
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%
TasadeCalidad
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 yviabilidad, 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 ACCROVEN
Recuperación de Propano (%) 94,057 94,89 94,22 96,89
Potencia Total (HP) 21.874 35.379 23.114 20.481
Relación Potencia / LGN 8,18 13,21 8,68 7,59
Flujo de LGN (Lbmol/hr) 2671 2676 2662 2697
Refrigeración Externa No requiere Requiere Requiere No requiere
Área Total de Intercambio Calórico (ft2) 1.105.016 450.800 681.032 189.875
Equipos Adicionales No requiere No requiere Intercambiador No requiere
Flexibilidad Operacionall Buena Poca Moderada Nada
Estimado de Costos Clase III 150MM 120MM 165MM 180MM
Peso
5 2 4 5
4 4 3 5
4 2 4 5
5 1 1 5
1 3 2 5
5 5 1 5
4 2 3 1
4 5 2 1
364 279 265 417
12
9
22
16
11
6
4
4
16
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 Fiscal
Salario 8 Crecimiento de ingresos 9
Sindicatos 6 Presión Fiscal 4
Cambios en salarios 5 Incentivos estatales 4
Cambios en Sindicatos 5 Cambios impositivos 4
24 21
Disponibilidad-Productividad Regulaciones Estatales
Mano de obra 7 Seguro de empleo 6
Costos de energía 5 Costos de despidos 9
Valor añadido 5 Seguridad social 5
Horas perdidas de trabajo 4 20
21 Calidad de Vida
Educación 5
Costo de la Vida 3
Transporte 3
Sanidad 3
14
Método de los
factores ponderados

Factores 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 YBASES Y
CRITERIOSCRITERIOS
DE DISEÑODE DISEÑO

Desarrollo de Proyectos QuímicosBASES DE DISEÑO
Bases de Diseño
DOCUMENTO 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 productos
Cantidades 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.
AMONIACO
CO2
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 Servicio
Tiempo requerido para arranques, paradas,
mantenimientos y otras situaciones en las cuales la
planta no opera, en base anual.
Manejo de EfluentesManejo de Efluentes
Lineamientos 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 Almacén
Capacidad 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 Sitio
Condiciones meteorológicas, topográficas, sismológicas
normales, mínimas y máximas para la construcción de la
planta.
BASES DE DISEÑO

Criterios de Diseño
Los 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 ynormas 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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