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Ejercicio resueltos del libro PROBLEMAS CAPITULOS 2, 3, 9, 10 Y 11
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
1 / 65
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MAESTRO: MC RENE REYES ESTUDILLOMAESTRO: MC RENE REYES ESTUDILLO
PROBLEMAS CAPITULOS 2, 3, 9, 10 Y 11PROBLEMAS CAPITULOS 2, 3, 9, 10 Y 11
EQUIPO:EQUIPO:
PROBLEMAS CAPITULOS 2, 3, 9, 10 Y 11PROBLEMAS CAPITULOS 2, 3, 9, 10 Y 11
18 DE FEBRERO 201918 DE FEBRERO 2019
LUIS ENRIQUE NOLASCO TOROLUIS ENRIQUE NOLASCO TORO
VICTOR JAVIER CRUZ MARTINEZVICTOR JAVIER CRUZ MARTINEZ
CAPITULO 2CAPITULO 2
EJERCICIO 2.4EJERCICIO 2. Se desea instalar una planta de 40 KT de capacidad para producir el cloruro de vinildeno.Se desea instalar una planta de 40 KT de capacidad para producir el cloruro de vinildeno. Haga un análisis económico de los siguientes dos procesos para decidir cuál es el másHaga un análisis económico de los siguientes dos procesos para decidir cuál es el más conveniente instalar.conveniente instalar.
Proceso IProceso I 1)1) Balance de materiaBalance de materia COMPONENTECOMPONENTE (^) COEFICIENTECOEFICIENTE PRECIOPRECIO^
¢¢ CloroCloro -0.92-0.92 7.07. ÁcidoÁcido ClorhídricoClorhídrico 0.470.47 10.710. TricloroetanoTricloroetano 0.130.13 27.527. CloruroCloruro dede vinilovinilo -0.72-0.72 20.020. CloruroCloruro dede vinildenovinildeno 1.001.00 35.035.
2)2) Costo de energía:Costo de energía: (^) $.$.
3)3) Inversión fija para una planta de 23 KT:Inversión fija para una planta de 23 KT: $.$.
Proceso IIProceso II 4)4) Balance de materiaBalance de materia
COMPONENTECOMPONENTE (^) COEFICIENTECOEFICIENTE PRECIOPRECIO^
¢¢
CloroCloro -3.01-3.01 7.07. ÁcidoÁcido ClorhídricoClorhídrico -0.56-0.56 3.03. TricloroetanoTricloroetano 0.080.08 18.018. CloruroCloruro dede vinilovinilo 2.112.11 10.710. CloruroCloruro dede vinildenovinildeno 1.001.00 35.035.
5)5) Costo de energía:Costo de energía: (^) $.$. 6)6) Inversión fija para una planta de 23 KT:Inversión fija para una planta de 23 KT: $.$.
Suponga una tasa mínima de retorno del 20%. Si necesita hacer otras suposiciones,Suponga una tasa mínima de retorno del 20%. Si necesita hacer otras suposiciones, indíquelas explícitamenteindíquelas explícitamente
SOLUCIÓNSOLUCIÓN Proceso IProceso I
1.1. InversiónInversión Base:Base: $.$.
== ..ññ
9.9. TasaTasa dede RetornoRetorno (ROI):(ROI):
66 $$
ññ
eses el 2el 20%0%
66 −− 2.12.131 3188 10
66 = .= .^ ññ$$
10.10. Ganancias:Ganancias: 8.5272108.527210 $$ññ (^) ,,^ ññ == .. (^) $$
La ganancia para este proceso es deLa ganancia para este proceso es de .. (^) ₡₡
Proceso IIProceso II 1.1. InversiónInversión Base:Base: ..
2.2. AjusteAjuste porpor tiempo:tiempo:
..
== 35.2635.2630103010((390.6390.6 ññ 204.1204.1))
== ..ññ
3.3. CostoCosto dede lala materia:materia: (^3535) ₡₡ (( (^) ₡$$₡ == 0.35$0.35$22.02622.026 == .. (^) $$
7.70917.7091 $$(40,000(40,000 ññ)) ==..^ ññ$$
(( 109.42109.42 $$ == .. $$ 6.56526.5652 (^) $$ 40,00040,000ññ == ..^ ññ$$
AÑOAÑO VALORES DEL CHEMICALVALORES DEL CHEMICAL 19991999 399.6399. 19771977 204.1204.
4.4. CostoCosto dede operación:operación: == −−
== 0.050.0567.48521067.485210 0.300.30836836410410^ 0.2626100.262610
== ..
6.6. UtilidadUtilidad bruta:bruta: == −−
== 30.8361030.83610^ −3.945210−3.945210
== .. 7.7. UtilidadUtilidad neta:neta: == −−−−−−
ññ 8.8. TasaTasa dede RetornoRetorno (ROI):(ROI):
Debido a que nos especifican una tasa de retorno mínima del 20% a nuestra utilidad neta, leDebido a que nos especifican una tasa de retorno mínima del 20% a nuestra utilidad neta, le obtenemos el 20% y esa sería nuestro valor de ROI.obtenemos el 20% y esa sería nuestro valor de ROI.
== ..^ ññ$$ eses el 2el 20%0%
1010^66
1010^66
$$
La ganancia para este proceso esLa ganancia para este proceso es dede .. (^) ₡₡
Teniendo en cuenta los resultados de las ganancias de ambos procesos:Teniendo en cuenta los resultados de las ganancias de ambos procesos:
ProcesoProceso II ProcesoProceso IIII
.. ₡₡ .. ₡₡
Se llega a la conclusión de queSe llega a la conclusión de que (^) el Proceso Iel Proceso I es el quees el que (^) más convienemás conviene instalar debido a que hayinstalar debido a que hay una mayor ganancia y un mayor consumo de energía.una mayor ganancia y un mayor consumo de energía.
MpMpbenben^ == (0.67(0.67 TTTprodTprod)12)
lblb
lblb
ññ ))^ ==^ ..
ññ
Mptotal = Mp(prop) + Mp(ben)Mptotal = Mp(prop) + Mp(ben) MptotalMptotal == 8.369108.36910^
ññ
ññ
ññ
5.5. CostoCosto dede energíaenergía
lblb
lblb
ññ ))^ ==^ ..^
ññ
6.6. CostoCosto dede operaciónoperación == −−
==
== 0.050.052323.87.871010^
ññ 2626.0.077^77 10
ññ 0.90.925^25 10
ññ ==^ ..^
ññ
7.7. CalculoCalculo dede ventasventas (S)(S)
ññ )15)
lblb
lb = . ₵₵lb = .
ññ
8.8. UtilidadUtilidad brutabruta R=S-CR=S-C
9.9. UtilidadUtilidad netaneta
Para este problema sePara este problema se va ava a suponer e= d=0.10suponer e= d=0.10 t=50%=0.5t=50%=0.
.. $$ññ
== 1999
==
11.43621011.436210^ ññ$$ 23.871023.8710^ ññ $$
== 0.40.4791 791 == 47.47.91%91%
== (( 1 ñ))1 ñ == 11.43621011.436210^ ññ(( 1 ñ$$ 100,000100,0001 ñ )) == 114.36114.36210210^ ññ$$
Cálculos para el inciso b)Cálculos para el inciso b)
Precio de ventaPrecio de venta
== (^)
= 330.39= 330.39 $$
EJERCICIO 2.13EJERCICIO 2.
Ácido tereftálico, usado para la producción de poliéster,Ácido tereftálico, usado para la producción de poliéster, puede producirse mediante oxidación conpuede producirse mediante oxidación con aire de p-xileno en presencia de un catalizador de cobalto-manganeso-bromo. Los siguientes sonaire de p-xileno en presencia de un catalizador de cobalto-manganeso-bromo. Los siguientes son
datos técnicos de esa tecnología.datos técnicos de esa tecnología.
ComponenteComponente Coeficiente,Coeficiente, T/TT/T dede productoproducto Ácido acéticoÁcido acético -0.06-0. Ácido TereftálicoÁcido Tereftálico 1.001. p-xilenop-xileno -0.067-0.
Requerimiento de energía 0.34 FOET/TRequerimiento de energía 0.34 FOET/T
Inversión unitaria para una planta de 150 KT (1977 $): 910 $/TInversión unitaria para una planta de 150 KT (1977 $): 910 $/T
Se desea hacer un análisis de un proceso de 120 KT basado en costos de 1986.Se desea hacer un análisis de un proceso de 120 KT basado en costos de 1986.
a)a) Si la planta opera aSi la planta opera a capacidad completa, estimecapacidad completa, estime el precio de ventael precio de venta del producto.del producto.
ññ
5.5. :(0.67:(0.67 )20)2022.02622.026 == 295.1484295.1484$$
== 295.1484295.1484$$ ∗∗90 9000 0000 ññ == 26.5631026.56310^
ññ
== 5.391105.39110^ ññ$$ ññ
7.7. ó:ó:0.05∗156.728100.05∗156.72810^ 26.5631026.56310^ 5.35.391911010^ == 39.791039.7910^
ññ
8.8. :: == 9000090000404022.02622.026^ == 79.2931079.29310^
ññ
== 79.2931079.29310^
ññ −39.7910−39.79
ññ ==^ 39.0531039.053
ññ
== 11.9151011.91510^ ññ$$ ]] 11.9151011.91510^
ññ 1
1 ññ 9000090000 ==^ 132.3888132.3888$$ ==^ 132.3888132.3888$$ 1
.. $$ññ (^) ññ = 881.0333= 881.^
$$ ==^ 881.0333881.^
$$ ^
$$ == 40.04640.0469 9 //
11.:11.: 11.915
EJERCICIO 2.14EJERCICIO 2. ConsidereConsidere elel procesoproceso dede disproporcionacióndisproporcionación dede toluenotolueno parapara producirproducir bencenobenceno yy xileno.xileno. Hengstebeck y Banchero estimaron una inversión en equipo principal de 3,742,000 dólaresHengstebeck y Banchero estimaron una inversión en equipo principal de 3,742,000 dólares ($1969). Otros aspectos del proceso se dan a continuación. Los costos están en precios de 1969.($1969). Otros aspectos del proceso se dan a continuación. Los costos están en precios de 1969.
Costos de servicios, en miles de dólares por año:Costos de servicios, en miles de dólares por año:
ElectricidadElectricidad 322,000322,000 USD/añoUSD/año
VaporVapor 520,000520,000 USD/añoUSD/año
AguaAgua 30,000 USD/año30,000 USD/año
Materiales, BCD (60°F)Materiales, BCD (60°F)
ToluenoTolueno alimentadoalimentado 37803780
ProductosProductos
BencenoBenceno 15901590
XilenoXileno 20002000
HH 22 alimentado, 10alimentado, 10^66 SCFD 1.88SCFD 1.
Aceite combustible, 10Aceite combustible, 10^66 Btu/diaBtu/dia 17001700
Notas: BCD= barriles por diaNotas: BCD= barriles por dia
SCFD=Pies cúbicos estándar/diaSCFD=Pies cúbicos estándar/dia
En base a los datos mostrados, estime.En base a los datos mostrados, estime.
a)a) ElEl costo decosto de operación deloperación del proceso.proceso. b)b) La rentabilidadLa rentabilidad del proceso.del proceso. Interprete elInterprete el resultado.resultado. c)c) La rentabildad delLa rentabildad del proceso si esteproceso si este opera al 70%opera al 70% de su capacidadde su capacidad nominal.nominal. Interprete el resultado.Interprete el resultado. Haga sus estimaciones usando precios de 1986Haga sus estimaciones usando precios de 1986
3780 3780 ∗∗ 159 11159 ^ ∗∗0.86660.8666 11 ∗∗ 1 10001000 1 ∗∗365^36511 ññ =^ = 0.10.1841 841 1010 ^ ññ
11 ññ ==^ 1.381.38^ ^1010
ññ
1)1) CalculoCalculo dede materiasmaterias primasprimas ToluenoTolueno
==
ññ = 3.3110= 3.31
$/ñ$/ñ
HidrogenoHidrogeno
==
ññ = 8.2810= 8.28
$/ñ$/ñ
Costo total de materia: 11.59 xCosto total de materia: 11.59 x
Costo total de servicio: 1.20 xCosto total de servicio: 1.20 x
a) Solución.a) Solución.
Costo de operación = Cmp + Cser + (0.05inv)Costo de operación = Cmp + Cser + (0.05inv)
= 11.59 x 10= 11.59 x 10^66 + 1.20 + (0.05 + 3.742 x 10+ 1.20 + (0.05 + 3.742 x 10^66 ) =) = 12.98x1012.98x10^66
a)a) ElEl costo decosto de operación deloperación del proceso.proceso. b)b) La rentabilidadLa rentabilidad del proceso.del proceso. Interprete elInterprete el resultado.resultado. c)c) La rentabilidad delLa rentabilidad del proceso si este operproceso si este opera al 70% de sua al 70% de su capacidad nominal.capacidad nominal. Interprete el resultado.Interprete el resultado.
== 1075.21451075.2145$$ 90,00090,000 ññ == 96.7691096.76910^
ññ
4.:(1.614.:(1.61 )16)1622.02622.026^ == 567.3897567.3897$$
ññ == 51.06551.065 10
5.5. ::8383$$0.280.28 == 23.24$23.24$ññ == 23.2423.24 90,00090,000 ññ == 2.091102.09110^ ññ$$
6.6. ó:ó:0.050.05 12.6361012.6361099.7691099.76910^ 2.02.091911100^ −51.06510−51.06510
== 51.4261051.42610^
ññ
7.7. :: == 9000090000101022.02622.026^ == 19.9851019.98510^
ññ
8.8. == 19.9851019.98510^
ññ
ññ
9.9. == 15.0891015.08910∶∶ 31.4411031.44110^ ^ $$−−0.10.1 12.6361012.63610−−0.50.5[ññ[31.4411031.44110^ −− 0.112.636100.112.63610]] ññ
10.:10.: 15.089
EJERCICIO 2.16EJERCICIO 2.
Considere ahora la producción de benceno mediante hidrodealkilación de tolueno. LosConsidere ahora la producción de benceno mediante hidrodealkilación de tolueno. Los datos técnicos son los siguientes:datos técnicos son los siguientes:
ComponenteComponente coeficientecoeficiente T/TT/T productoproducto BencenoBenceno 1.001. HidrógenoHidrógeno - - 0.070. MetanoMetano 0.240.
ToluenoTolueno - - 1.201. Consumo de energía 0.08 FOET/TConsumo de energía 0.08 FOET/T
Inversión unitaria para una planta de 90 KT (1977$) 60$/TInversión unitaria para una planta de 90 KT (1977$) 60$/T Establezca una comparación del panorama económico de esta tecnología con respecto a laEstablezca una comparación del panorama económico de esta tecnología con respecto a la del problema anterior. Tomando 1986del problema anterior. Tomando 1986
1.1. inversióninversión basebase
9000 T * 60 $/T= 5.4x10^6 $9000 T * 60 $/T= 5.4x10^6 $
2.2. AjusteAjuste porpor tiempotiempo
3.- precio de venta3.- precio de venta
0.20.28.424108.42410^ == 1.684101.68410$$
4.- costo de materia prima4.- costo de materia prima
(1.20(1.20 )18)1822.
11 = 485.0125 = 485.0125$$ ^90000 90000 ññ
ññ
5.- subproductos5.- subproductos
(0.24(0.24 ))1122.
11 = 5.2862 = 5.2862$$ ==^ 5.28625.2862$$ ^90000 90000 ññ ==^ 0.4757100.4757
ññ
6.- Costo de energía6.- Costo de energía
0.80.88822.02622.026 11 = 14.0966 $$ = 14.0966$$ == 14.096614.0966$$ 90000 90000 ññ == 1.2686101.268610^ ññ$$ 7.- Costo de operación7.- Costo de operación
0.05∗8.424100.05∗8.4241043.6511043.65110^ $$ ññ 1.2686101.2686
ññ −0.475710−0.4757
ññ ==^ 44.8651044.865
ññ
Cb= 350 000.00 USDCb= 350 000.00 USD
Fd= 1.0Fd= 1.
Fm= 0.75Fm= 0.
Fp= 0.31Fp= 0.
Cfob= [Cb (Fd + Fm + Fp)]Cfob= [Cb (Fd + Fm + Fp)]
Cfob= ( 350,000.00 USD)(1.0 + 0.75 + 0.31)=721 000.00 USDCfob= ( 350,000.00 USD)(1.0 + 0.75 + 0.31)=721 000.00 USD
Cmd= (Cb) (Fmd)Cmd= (Cb) (Fmd)
Cmd= (350,000 USD) (2.30)= 805,000.00 USDCmd= (350,000 USD) (2.30)= 805,000.00 USD
Cmda= Cmd + (CfobCmda= Cmd + (Cfob – – Cb)Cb)
Cmda= (805,000.00) + (721,000.00Cmda= (805,000.00) + (721,000.00 – – 150,000.00)= 1,176,000.00 USD150,000.00)= 1,176,000.00 USD
Costo del horno actualizado= Cmda (índice 1998/ índice 1968)(1.15)Costo del horno actualizado= Cmda (índice 1998/ índice 1968)(1.15)
Costo del horno actualizado= 1,176,000.00 USD (389.5/ 113.7)(1.15)Costo del horno actualizado= 1,176,000.00 USD (389.5/ 113.7)(1.15)
Costo del horno actualizado= 4,632,391.82 USDCosto del horno actualizado= 4,632,391.82 USD
PROBLEMA 3.3PROBLEMA 3. Se está considerando el proceso que se muestra en la figura. En el reactor se lleva a cabo laSe está considerando el proceso que se muestra en la figura. En el reactor se lleva a cabo la reacción.reacción. AA BB
El sistema de separación produce una corriente de alta concentración de B para venderseEl sistema de separación produce una corriente de alta concentración de B para venderse
Estime la inversión de los tres equipos de proceso usando el método de Guthrie. Base susEstime la inversión de los tres equipos de proceso usando el método de Guthrie. Base sus estimaciones a 1999.estimaciones a 1999.
A)A) REACTOR CONTINÚO TIPO TANQUE.REACTOR CONTINÚO TIPO TANQUE.
B) SEPARADOR FLASH.B) SEPARADOR FLASH.
Obtener costo base (Cb)1) Obtener costo base (Cb) Cb= 2 000.00 USDCb= 2 000.00 USD
Obtener factores (Aplicación, material, presión)2) Obtener factores (Aplicación, material, presión)
Presión: 1 atm = 14.696 PsiPresión: 1 atm = 14.696 Psi
Fm= 1.00Fm= 1.
Fp= 1.00Fp= 1.
Cfob= (2,000.00 USD)(1.0)(1.0)= 2,000.00 USDCfob= (2,000.00 USD)(1.0)(1.0)= 2,000.00 USD
Cmd= (Cb) (Fmd)Cmd= (Cb) (Fmd)
Cmd= (2,000.00 USD) (4.34)= 8,680.00 USDCmd= (2,000.00 USD) (4.34)= 8,680.00 USD
Cmda= Cmd + (CfobCmda= Cmd + (Cfob – – Cb)Cb)
Cmda= (4,340.00) + (2,000.00Cmda= (4,340.00) + (2,000.00 – –2,000.00)= 8,680.00 USD2,000.00)= 8,680.00 USD
Costo del horno actualizado= Cmda (índice 1999/ índice 1968)(1.15)Costo del horno actualizado= Cmda (índice 1999/ índice 1968)(1.15)
Costo del horno actualizado= 8,680.00 USD (390.6/ 113.7)(1.15)Costo del horno actualizado= 8,680.00 USD (390.6/ 113.7)(1.15)
Costo del horno actualizado= 34,291.00 USDCosto del horno actualizado= 34,291.00 USD
C)C) CONDENSADOR DECONDENSADOR DE TUBO Y CORAZA.TUBO Y CORAZA.
Cb= 3 000.00 USDCb= 3 000.00 USD
Presión: 1 atm = 14.696 PsiPresión: 1 atm = 14.696 Psi
