CAPÍTULO 4 AVALIAÇÃO ECONÔMICA PRELIMINAR 24 de abril de 2013

PROJETO SÍNTESE  ANÁLISE

INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA INTRODUÇÃO À ANÁLISE DE PROCESSOS 2 ESTRATÉGIAS DE CÁLCULO 3 OTIMIZAÇÃO AVALIAÇÃO ECONÔMICA 4 5 ANÁLISE INTRODUÇÃO À SÍNTESE DE PROCESSOS 8 6 SÍNTESE DE SISTEMAS DE SEPARAÇÃO 7 SÍNTESE SISTEMAS DE INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA

SÍNTESE Geração de todos os fluxogramas possíveis ANÁLISE Previsão e avaliação de cada fluxograma PROJETO: encontrar a melhor solução no meio do conjunto numeroso e desordenado das soluções viáveis.

Determinar o conjunto ótimo das dimensões dos equipamentos e correntes (otimização paramétrica)

Identificar o fluxograma ótimo

UM DOS PROCEDIMENTOS MAIS UTILIZADOS ORGANIZAR AS ETAPAS NA FORMA DE UMA ÁRVORE DE ESTADOS (REPRESENTAÇÃO) E PERCORRE-LA SISTEMATICAMENTE

Decomposição, Representação e Resolução do Problema de Projeto por Busca Orientada por Árvore de Estados Raiz Rota Química ? Fluxograma ? Dimensões ? P ? ? ? A+B P+C A,B P,C ?? D+E P+F D,E P,F ?? Nível Tecnológico Seleção de uma Rota Fluxograma ? Dimensões ? 1 P A B C x ? T D 2 P A B C x ? T P 3 D E F x ? M P F 4 D E x ? M Nível Estrutural Síntese de um Fluxograma Dimensões ? Lucro? L x 6 x o = 3 x* 8 L x x o = 4 x* L 10 x x o = 6 x* L x 7 x o = 5 x* Nível Paramétrico Análise do Fluxograma Dimensionamento dos Equipamentos e das Correntes. Lucro. Solução Ótima: Reagentes = D,E; Fluxograma = 3; x = 4

UMA DAS PEÇAS-CHAVE NA ANÁLISE

Correspondência dos Capítulos com os Módulos Computacionais Resumo da Análise de Processos Correspondência dos Capítulos com os Módulos Computacionais ESTRATÉGIAS DE CÁLCULO 3 INTRODUÇÃO À ANÁLISE DE PROCESSOS 2 OTIMIZAÇÃO 5 AVALIAÇÃO ECONÔMICA 4    OTIMIZAÇÃO Variáveis Especificadas Variáveis de Projeto Parâmetros Econômicos Parâmetros Físicos MODELO FÍSICO Dimensões Calculadas Lucro MODELO ECONÔMICO

Resolver Problema Otimizar Processo Dimensionar Extrator Evaporador Condensador Resfriador Misturador Simular Processo Calcular Lucro

ORGANIZAÇÃO DA DISCIPLINA INTRODUÇÃO À ANÁLISE DE PROCESSOS 2 ESTRATÉGIAS DE CÁLCULO 3 OTIMIZAÇÃO 5 ANÁLISE INTRODUÇÃO À SÍNTESE DE PROCESSOS 8 6 SÍNTESE DE SISTEMAS DE SEPARAÇÃO 7 SÍNTESE SISTEMAS DE INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA AVALIAÇÃO ECONÔMICA 4

FINALIDADE DO CAPÍTULO Apresentar um procedimento aproximado para a Avaliação Econômica de processos condizente com o estágio preliminar do projeto. (quando são examinadas muitas alternativas de fluxogramas).

4. AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE PROCESSOS 4.2 Estimativas Econômicas 4.2.1 Estimativa de Custos 4.2.2 Estimativa de Investimento 4.3 Dados para a Estimativa de Custos e de Investimento 4.3.1 Rudd & Watson 4.3.2 Douglas 4.1 Introdução

Objetivo da Análise Desempenho 4.1 INTRODUÇÃO Objetivo da Análise Avaliação do desempenho econômico de um processo. Desempenho Sinônimos: comportamento, “performance”. Um sistema pode exibir dois tipos de desempenho Real Previsto

Desempenho Real o processo se encontra em operação Desempenho Físico Real: medições (instrumentação) e cálculos (modelos). Desempenho Econômico Real: contabilidade Desempenho Previsto o processo ainda se encontra em fase de projeto ou em fase de operação em novas condições. Desempenho Físico Previsto: modelos físicos Desempenho Econômico Previsto: modelos econômicos.

Critério adotado nesta disciplina (Rudd & Watson) Happel: Venture Profit  Lucro do Empreendimento (LE) É o Lucro Relativo àquele proporcionado por um investimento “padrão” Sejam: L1: Lucro previsto para o processo, com: - retorno estimado j ($/ano) / ($ investido) - com risco comercial. L0: Lucro proporcionado por um investimento “padrão” com: - retorno garantido i ($/a) / ($ investido) - sem risco comercial. Lucro do Empreendimento: LE = L1 - L0

Lucro do Empreendimento LE = L1 - L0 LE > 0: empreendimento vantajoso LE = 0: empreendimento indiferente LE < 0: empreendimento desvantajoso

EQE 486 PLANEJAMENTO E AVALIAÇÃO DE PROJETOS Outros Critérios Valor presente líquido (VPL) Taxa interna de retorno (TIR) Tempo de retorno (payback period) EQE 486 PLANEJAMENTO E AVALIAÇÃO DE PROJETOS

Fluxograma Ilustrativo do Lucro do Empreendimento Lucro do Empreendimento: LE = LB - (D + IR ) - RIR $/a Lucro do Empreendimento Lucro Líquido Após o Risco LL = LD - CR $/a h i Retorno garantido sobre o investimento RI = i Itotal $/a Compensação pelo Risco CR = h Itotal $/a Instalações Físicas Lucro Bruto Receita R $/a Custo Total LB = R - Ctotal $/a Lucro Líquido antes do I.R. LA = LB - D $/a Ctotal $/a e Depreciação D = e Idireto $/a Lucro Líquido Após o I.R. Imposto de Renda IR = t (LB - D) $/a t LD = LA - IR $/a Itotal $ Retorno sobre o Investimento + Risco RIR = (i + h) Itotal = im Itotal $/a RIR h, i: subjetivos

Provenientes do mercado Valores Típicos da Taxa de Retorno sobre o Investimento (Rudd & Watson) Provenientes do mercado

Valores Típicos para a Taxa de Risco (Rudd & Watson) Definidos pelo Investidor

4. AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE PROCESSOS 4.1 Introdução 4.2.1 Estimativa de Custos 4.2.2 Estimativa de Investimento 4.3 Dados para a Estimativa de Custos e de Investimento 4.3.1 Rudd & Watson 4.3.2 Douglas 4.2 Estimativas Econômicas

4.2 ESTIMATIVAS ECONÔMICAS Dois tipos extremos de estimativas de custos: Estimativa aproximada: utiliza correlações e fatores empíricos. Uso nos estágios preliminares do projeto (erros até 35%). Estimativa detalhada : baseada em desenhos e especificações detalhadas de equipamentos e tubulações. Negociação com fabricante de equipamentos.

Objetivo do Capítulo (refinando...) Desenvolver uma expressão simples para a estimativa aproximada em função de - Receita (R) - Custos de matérias primas (Cmatprim), e de utilidades (Cutil) - Custos de Investimento (I) Que são calculados facilmente a partir dos resultados do dimensionamento e da simulação LE = a R – b (Cmatprim + Cutil) - c I

LE = a R – b (Cmatprim + Cutil) - c I MISTURADOR RESFRIADOR CONDENSADOR W14 = 1.080 kg/h T*14 = 25 oC 14 W12 = 59.969 kg/h T*12 = 30 oC W12 = 228.101 kg/h T*12 = 30 oC 12 9 13 10 W13 = 36.345 kg/h T13 = 25 oC W10 =36.345 kg/h T*10 = 80 oC Ar = 361 m2 Ac = 119 m2 11 8 W11 = 59.969 kg/h T*11 = 15 oC W8 = 228.101 kg/h T*8 = 15 oC W5 = 36.345 kg/h T*5 = 80 oC 15 W15 = 37.425 kg/h T13 = 25 oC W3 = 37.544 kg/h x13 = 0,002 T3 = 25 oC f13 = 120 kg/h f23 = 37.424 kg/h 5 EXTRATOR BOMBA Ae = 124 m2 EVAPORADOR 3 1 Vd = 11.859 l W6 =8.615 kg/h T*6 = 150 oC *= 0,0833 h Extrato W*1 = 100.000 kg/h x*11 = 0,002 T*1 = 25 oC f11 = 200 kg/h f31 = 99.800 kg/h r* = 0,60 7 6 W2 = 99.880 kg/h x12 = 0,0008 T2 = 25 oC f12 = 80 kg/h f32 = 99.800 kg/h W7 = 8.615 kg/h T*7 = 150 oC W4 = 1.200 kg/h x*14 = 0,1 T4 = 80 oC f14 = 120 kg/h f24 = 1.080 kg/h 2 4 Rafinado LE = a R – b (Cmatprim + Cutil) - c I

 PROCESSO ILUSTRATIVO W4,W6,W8,W11,W14 Vd,Ae,Ac,Ar L r,T9,T12 INCÓGNITAS L AVALIAÇÃO ECONÔMICA Vd,Ae,Ac,Ar VARIÁVEIS DE PROJETO r,T9,T12 OTIMIZAÇÃO W4,W6,W8,W11,W14 MODELO FÍSICO VARIÁVEIS ESPECIFICADAS W1 x11,x14 T1,T2,T5,T6,T7,T8,T10,T11,T14,  

4. AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE PROCESSOS 4.1 Introdução 4.2 Estimativas Econômicas 4.2.2 Estimativa de Investimento 4.3 Dados para a Estimativa de Custos e de Investimento 4.3.1 Rudd & Watson 4.3.2 Douglas 4.2.1 Estimativa de Custos

Em azul, as variáveis que figuram na expressão final. 4.2.1 ESTIMATIVA DOS CUSTOS Em azul, as variáveis que figuram na expressão final. LE = LB - D - IR – RIR $/a LB = R – Ctotal D = e Idireto IR = t (LB - D) RIR = RI + CR = (i + h) Itotal = im Itotal LE = (1- t) (R – Ctotal – e Idireto) – im Itotal $/a O que são Ctotal ??? Idireto??? Itotal ???

Na estimativa aproximada, diversos custos são, agilmente, correlacionados a outros, com base na experiência acumulada em avaliação econômica de processos. Em Peters & Timmerhaus, são apresentadas faixas de valores para diversas correlações. Segue-se um resumo com os valores médios das faixas apresentadas por Peters & Timmerhaus. Detalhes: Tabela 4.3 do Livro.

Ctotal Ctotal = Cprod + Cgerais $/a Cprod = Cdiretos + Cfixos Cdiretos = (Cmatprim + Cutil) + Cmanut + Csupr + (Cmobra + Cadm + Clab) + Croy Cdiretos = (Cmatprim + Cutil) + 0,046 Ifixo + 0,27Ctotal Cfixos = Cimpost + Csegur + Calug + Cjur Cfixos = 0,03 Ifixo Cprod = (Cmatprim + Cutil) + 0,076 Ifixo + 0,27 Ctotal Cgerais = 0,025 R Ctotal = (Cmatprim + Cutil) + 0,076 Ifixo + 0,27 Ctotal + 0,025 R $/a Ctotal = 1,37 (Cmatprim + Cutil) + 0,104 Ifixo + 0,034 R $/a

Retornando a LE LE = (1- t) (R – Ctotal – e Idireto) – im Itotal $/a Aplicando: e = 0,10 t = 0,5 im = 0,15 LE = 0,5 (R – Ctotal – 0,1 Idireto) – 0,15 Itotal $/a em que: Ctotal = 1,37 (Cmatprim + Cutil) + 0,104 Ifixo + 0,034 R LE = 0,5 (R – 1,37 (Cmatprim + Cutil) - 0,104 Ifixo - 0,034 R – 0,1 Idireto) – 0,15 Itotal $/a LE = 0,48 R - 0,68 (Cmatprim + Cutil) - 0,05 Ifixo – 0,05 Idireto- 0,15 Itotal $/a O que são I fixo ????? I direto ??? I total ??????

4. AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE PROCESSOS 4.1 Introdução 4.2 Estimativas Econômicas 4.2.1 Estimativa de Custos 4.3 Dados para a Estimativa de Custos e de Investimento 4.3.1 Rudd & Watson 4.3.2 Douglas 4.2.2 Estimativa de Investimento

Outside Battery Limits 4.2.2 ESTIMATIVA DO INVESTIMENTO Itotal = Ifixo + Igiro + Ipartida $ Ifixo = Idireto + Iindireto Idireto = ISBL + OSBL ISBL: custo instalado dos equipamentos diretamente envolvidos na produção ("Inside Battery Limits") OSBL = 0,45 ISBL (custo de investimento "Outside Battery Limits") matéria prima produto Inside Battery Limits Outside Battery Limits

4.2.2 ESTIMATIVA DO INVESTIMENTO Itotal = Ifixo + Igiro + Ipartida $ OSBL = 0,45 ISBL (custo de investimento "Outside Battery Limits") ISBL: custo instalado dos equipamentos diretamente envolvidos na produção ("Inside Battery Limits") Idireto = ISBL + OSBL Ifixo = Idireto + Iindireto Idireto = 1,45 ISBL Iindireto = 0,25 Idireto Ifixo = 1,81 ISBL Igiro = 0,15 Itotal Ipartida = 0,10 Ifixo Itotal = 2,34 ISBL $

LE = 0,48 R - 0,68 (Cmatprim + Cutil) - 0,46 ISBL $/a LE = 0,48 R - 0,68 (Cmatprim + Cutil) - 0,05 Ifixo – 0,05 Idireto- 0,15 Itotal $/a Ifixo = 1,81 ISBL Idireto = 1,45 ISBL Itotal = 2,34 ISBL LE = 0,48 R - 0,68 (Cmatprim + Cutil) - 0,46 ISBL $/a

LE = 0,48 R - 0,68 (Cmatprim + Cutil) - 0,46 ISBL $/a Os coeficientes não são universais. Eles dependem (a) dos custos pertinentes a cada projeto (b) das correlações utilizadas intermediariamente que variam com a experiência do avaliador e com a região em que se desenvolve o projeto. Aproximação prática para a discriminação de muitos fluxogramas alternativos gerados na Síntese, com um mesmo nível de erro: LE = 0,5 R - 0,7 (Cmatprim + Cutil) - 0,5 ISBL $/a Esticando... LE = 0,5 (R - Cmatprim - Cutil – ISBL) $/a Como se estima ISBL ???

São função de local e data. ISBL = fT fD fL IEi Q i: dimensão característica do equipamento i, calculada ou especificada (volume , área, pressão...). Qb i: valor-base da dimensão característica do equipamento i cujo custo de investimento IEbi é conhecido. Mi : fator de escala para o equipamento i, válido para uma faixa de valores de Qi IEi : preço de compra do equipamento i para a dimensão Qi. IEbi, Qbi, Mi: gráficos (Guthrie) e tabelas. São função de local e data.

Exemplo Trocador de Calor casco-e-tubo I = 1.350 (A / 50)0,48 $ (50 < A < 300 ft2)

ISBL = fT fD fL IEi fT, fD, fL : fatores empíricos. fT: transforma o preço de compra na região em que foi levantado no preço de compra na região em que será construída a planta. (considera frete, armazenamento, alfândega, etc.) fD : transforma preço de compra levantado no ano A no preço de compra no ano em que está sendo executado o projeto. (utiliza Índices de Preços IC. Ex.: Ch.Eng. Cost Index) f D = IC a / IC b (a: ano da avaliação; b: ano da tabela) Exemplo: preço tabelado em 1960: 1.350 $ preço estimado em 2000: 1.350 x (IC2000 / IC1960) = 1.350 (394/102) = 5.215 $ fL (fator de Lang): transforma preço de compra em custo instalado. (inclui estrutura, pintura, instalação elétrica, instrumentação,...)

4. AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE PROCESSOS 4.1 Introdução 4.2 Estimativas Econômicas 4.2.1 Estimativa de Custos 4.2.2 Estimativa de Investimento 4.3.1 Rudd & Watson 4.3.2 Douglas 4.3 Dados para a Estimativa de Custos e de Investimento

Correlações de Custo para Alguns Equipamentos Típicos (Rudd & Watson) 4.3 DADOS PARA A ESTIMATIVA DE CUSTOS DE INVESTIMENTO Correlações de Custo para Alguns Equipamentos Típicos (Rudd & Watson)

Exemplo Trocador de Calor casco-e-tubo I = 1.350 (A / 50)0,48 $ (50 < A < 300 ft2)

Exemplo: Processo Ilustrativo

Resultado do Dimensionamento do Processo Ilustrativo LE = aR - b(Cmatprim + Cutil) - c I

PROCESSO ILUSTRATIVO R = pAB f14 Fop $/a Investimento: Ib = Ibb (20/Pbb) Mb $ Id = Idb (Vd/Vdb) Md $ Ie = Ieb (Ae/Aeb) Me $ Ic = Icb (Ac/Acb) Mc $ Ir = Irb (Ar/Arb) Mr $ ISBL = fT fD fL (Ib + Id + Ie + Ic + Ir) $ Custos: Cagua = pa (W8 + W11) $/h Cvapor = pv W6 $/h Csolvente = ps W14 $/h Cbomba = 0,15 $/h C = Fop (Cagua + Cvapor + Csolvente + Cbomba) $/a Expressão adaptada para o Processo Ilustrativo LE = 0,7 R – 0,8 C – 0,4 ISBL $/a

Happel: Venture Profit  Lucro do Empreendimento (LE) Relembrando: Happel: Venture Profit  Lucro do Empreendimento (LE) É o Lucro Relativo ao proporcionado por um investimento “padrão”: Sejam: L1: Lucro previsto para o processo, com: - retorno estimado j ($/ano) / ($ investido) - com risco comercial. L0: Lucro proporcionado por um investimento com: - retorno garantido i ($/a) /($ investido) - sem risco comercial. Lucro do Empreendimento: LE = L1 - L0 O projeto é economicamente vantajoso se LE  0

Fluxograma Ilustrativo do Lucro do Empreendimento LE = LL – im Itotal = j Itotal – im Itotal j = im + LE / Itotal Lucro do Empreendimento: LE = LB - (D + IR ) - RIR $/a Lucro do Empreendimento Lucro Líquido Após o Risco LL = LD - CR $/a h i Retorno garantido sobre o investimento RI = i Itotal $/a Compensação pelo Risco CR = h Itotal $/a Instalações Físicas Lucro Bruto Receita R $/a Custo Total LB = R - Ctotal $/a Lucro Líquido antes do I.R. LA = LB - D $/a Ctotal $/a e Depreciação D = e Idireto $/a Lucro Líquido Após o I.R. Imposto de Renda IR = t (LB - D) $/a t LD = LA - IR $/a Itotal $ Retorno sobre o Investimento + Risco RIR = (i + h) Itotal = im Itotal $/a RIR

LE = L1 (j, h >0) - L0 (i, h = 0) = LD (j, h > 0) – RIR [(i + h)] LE = j Itotal – (i + h) Itotal ( j = ?) LE = [j – (i + h)] Itotal j = (i + h) + LE / Itotal PROJETO LEANDRO OXITENO