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11/09/2018 1 Prof. Dr. João Paulo Alves Silva jpalves80@usp.br Engenharia de Processos Químicos II (LOQ 4064) - Universidade de São Paulo - Escola de Engenharia de Lorena Atenção: Este material destina-se exclusivamente a servir como roteiro de estudo. Imagens e outras informação de diversas fontes foram reproduzidas estritamente com fins didáticos. - Universidade de São Paulo - Escola de Engenharia de Lorena Atenção: Este material destina-se exclusivamente a servir como roteiro de estudo. Imagens e outras informação de diversas fontes foram reproduzidas estritamente com fins didáticos. 3 – Estimativa de custo capital Disciplina: LOQ4065 – Engenharia de Processos Químicos II 3.1 - Introdução 3.2 – Ajuste de custo por capacidade 3.3 – Ajuste de custo por tempo 3.4 – Estimativa de custo de equipamentos 3.5 – Estimativa de custo total Técnica do modulo de custo Fator de Lang 11/09/2018 2 Introdução Como estimar custos de construção de uma planta ???? Tipo de estimativa Característica Diagramas requeridos Variação de estimativas de custos para plantas químicas Classe 5 Visa obter Estimativas de Magnitude (e viabilidade) BFD, modificação de processos + 40%, - 20% Classe 4 Estudo / Estimativa de equipamentos principais PFD, principais equipamentos. + 30%, - 20% Classe 3 Estimativa do projeto preliminar PFD, esboços dos vasos, equipar. + 25%, - 15% Classe 2 Estimativa final (projeto de sistema de controle) PFD, P&ID, todos os esboços dos vasos, equipamentos + 15%, - 7% Classe 1 Estimativa do projeto detalhado Tudo incluído e pronto para ir para a fase de construção + 6%, - 4% Introdução Existem diferentes tipos de estimativas de custo em diferentes etapas de desenvolvimento de um projeto. 11/09/2018 3 A estimativa mais precisa do custo de compra de um equipamento é obtida por uma cotação atual do preço de um fornecedor. Uma alternativa é a utilização de dados de custo de equipamentos comprados anteriormente do mesmo tipo ou estimativas feitas por cálculos a partir de bancos de dado. Introdução Cotação de fornecedor Mais preciso Custo baseado em informação específica Requer um grande trabalho de engenharia Uso de custo anterior de equipamento similar com adequação de valor por tempo e tamanho Razoavelmente precisa Necessário cuidado com grande extrapolação Atenção a variação de cambio Usa estimativa de custos por gráficos com ajuste de valor por tempo Menos preciso Conveniente Introdução 11/09/2018 4 3.2 Ajuste de custo por capacidade A – Atributo de custo do equipamento C – custo do equipamento comprado n - expoente de custo (tipicamente entre 0,4 e 0,8) Obs: Na maioria das vezes usa-se n = 0,6. Muitas vezes este valor pode ser usado para ampliar um processo inteiro n b a b a A A C C a – referente ao equipamento que desejamos estimar o custo b – referente ao equipamento que temos como base Em geral, quanto maior for o equipamento, menor será o custo do equipamento, por unidade de capacidade 3.2 Ajuste de custo por capacidade Outra forma de representar a equação onde n aa CAC n b b A C C Coulson pagina 259 11/09/2018 5 Exemplo 1 Na construção de uma nova planta foi comprado um trocadores de calor (Área = 100 m2) o qual custou $ 92.000. Com base neste dados estime o valor de um trocador de calor semelhante com uma área de 50m2 e considere n = 0,44. 3.3 Ajuste de custo por tempo Uma questão importante a se considerar na estimativa de custos de equipamentos refere-se a como converter informações de custos conhecidos anteriormente para o custo no tempo presente. É essencial ser capaz de atualizar custos antigos para tornar compatível com condições econômicas atuais. Isso é feito com base em registros anteriores de informações de dados de preços. Isto pode ser conseguido usando a seguinte expressão: C2 C1 = I2 I1 I - Índice de custo C - Custo de compra 1 - Base de tempo para o custo conhecido 2 - Tempo para o qual se quer estimar o custo 11/09/2018 6 3.3 Ajuste de custo por tempo Existem vários índices de custos utilizados pela indústria química para ajustar os efeitos da inflação. Vários desses índices de custos são mostrados na Figura CEPCI Table: The Basis for the Chemical Engineering Plant Cost Index Componente do índice Ponderação por componente (%) Equipamentos, máquinas e suporta: (A) Fabricação do equipamento (B) Processo mecânico (c) Tubos, válvulas e encaixes (d) Instrumentos de controles de processos (E) Bombas e compressores (F) Equipamentos e materiais elétricos (G)Estruturas de suportes, isolamentos, tintas 37 14 20 7 7 5 10 100 61% do total Trabalho de montagem e Instalação 22 Construção, materiais e mão de obra 7 Engenharia e supervisão 10 Total 100 11/09/2018 7 3.3 Ajuste de custo por tempo Marshall & Swift Equipment Cost Index 11/09/2018 8 Chemical Engineering Plant Cost Index (CEPCI) 1 0 2 ,4 1 0 3 ,3 1 0 4 ,2 1 0 7 ,2 1 0 9 ,7 1 1 3 ,7 1 1 9 1 2 6 ,7 1 3 2 ,3 1 3 7 ,2 1 4 4 ,1 1 6 5 ,4 1 8 2 ,4 1 9 2 ,1 2 0 4 ,1 2 1 8 ,8 2 3 8 ,7 2 6 1 ,2 2 9 7 3 1 4 3 1 7 3 2 2 ,7 3 2 6 ,3 3 1 8 ,4 3 2 3 ,8 3 4 2 ,5 3 5 5 ,4 3 5 7 ,6 3 6 1 ,3 3 5 8 ,2 3 5 9 ,2 3 6 6 ,1 3 8 1 ,1 3 8 1 ,7 3 8 6 ,5 3 6 9 ,5 3 9 0 ,6 3 9 4 ,1 3 9 4 ,3 3 9 5 ,6 4 0 2 4 4 4 ,2 4 6 8 ,2 4 9 9 ,6 5 2 5 ,4 5 7 5 ,4 5 2 1 ,9 5 5 0 ,8 5 8 7 ,7 5 8 4 ,6 5 6 7 ,3 5 7 6 ,1 5 5 6 ,8 5 4 1 ,7 5 6 7 ,5 5 7 6 ,4 0 100 200 300 400 500 600 700 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 C EP C I Ano Chemical Engineering Plant Cost Index (CEPCI) - 1963 a 2018 11/09/2018 9 Exemplo 2 Se um tanque (vaso) custava $25.000,00 em 1993, qual é a estimativa de custo para o mesmo equipamento atualmente? 1 0 2 ,4 1 0 3 ,3 1 0 4 ,2 1 0 7 ,2 1 0 9 ,7 1 1 3 ,7 1 1 9 1 2 6 ,7 1 3 2 ,3 1 3 7 ,2 1 4 4 ,1 1 6 5 ,4 1 8 2 ,4 1 9 2 ,1 2 0 4 ,1 2 1 8 ,8 2 3 8 ,7 2 6 1 ,2 2 9 7 3 1 4 3 1 7 3 2 2 ,7 3 2 6 ,3 3 1 8 ,4 3 2 3 ,8 3 4 2 ,5 3 5 5 ,4 3 5 7 ,6 3 6 1 ,3 3 5 8 ,2 3 5 9 ,2 3 6 6 ,1 3 8 1 ,1 3 8 1 ,7 3 8 6 ,5 3 6 9 ,5 3 9 0 ,6 3 9 4 ,1 3 9 4 ,3 3 9 5 ,6 4 0 2 4 4 4 ,2 4 6 8 ,2 4 9 9 ,6 5 2 5 ,4 5 7 5 ,4 5 2 1 ,9 5 5 0 ,8 5 8 7 ,7 5 8 4 ,6 5 6 7 ,3 5 7 6 ,1 5 5 6 ,8 5 4 1 ,7 5 6 7 ,5 5 7 6 ,4 0 100 200 300 400 500 600 700 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 C EP C I Ano Chemical Engineering Plant Cost Index (CEPCI) - 1963 a 2018 11/09/2018 10 Exemplo 3 Você deve estimar o custo de um trocados de calor de A = 80 m2. Com base em informações da planta na qual trabalha, sabe-se que dois trocadores de calor de mesma função foram comprados, um em 1990 e outro em 1995, conforme dados a seguir. A B Área = 70 m2 130 m2 Data= 1990 1995 Custo = $17000 $24000 CEPCI = 359 381 Qual o custo atual estimado do trocador de calor de = 80 m2? 1 0 2 ,4 1 0 3 ,3 1 0 4 ,2 1 0 7 ,2 1 0 9 ,7 1 1 3 ,7 1 1 9 1 2 6 ,7 1 3 2 ,3 1 3 7 ,2 1 44 ,1 1 6 5 ,4 1 8 2 ,4 1 9 2 ,1 2 0 4 ,1 2 1 8 ,8 2 3 8 ,7 2 6 1 ,2 2 9 7 3 1 4 3 1 7 3 2 2 ,7 3 2 6 ,3 3 1 8 ,4 3 2 3 ,8 3 4 2 ,5 3 5 5 ,4 3 5 7 ,6 3 6 1 ,3 3 5 8 ,2 3 5 9 ,2 3 6 6 ,1 3 8 1 ,1 3 8 1 ,7 3 8 6 ,5 3 6 9 ,5 3 9 0 ,6 3 9 4 ,1 3 9 4 ,3 3 9 5 ,6 4 0 2 4 4 4 ,2 4 6 8 ,2 4 9 9 ,6 5 2 5 ,4 5 7 5 ,4 5 2 1 ,9 5 5 0 ,8 5 8 7 ,7 5 8 4 ,6 5 6 7 ,3 5 7 6 ,1 5 5 6 ,8 5 4 1 ,7 5 6 7 ,5 5 7 6 ,4 0 100 200 300 400 500 600 700 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 C EP C I Ano Chemical Engineering Plant Cost Index (CEPCI) - 1963 a 2018 11/09/2018 11 Técnica do modulo de custo A técnica de custo por módulo de equipamento é uma técnica comum para estimar o custo de uma nova fábrica de produtos químicos. Fornece uma boa estimativas preliminares de custo . Esta técnica de custo relaciona todos os custos de construção da planta com custos envolvidos na compra de equipamentos para algumas condições de base. Os desvios destas condições de base são tratados usando fatores de correção que dependem do seguinte parâmetros: 1. O tipo de equipamento 2. A pressão do sistema 3. Os materiais de construção 3.4 Estimativa de custo de equipamentos O algoritmo de seis passos a seguir pode ser usado para estimar os custos de equipamentos baseando-se em informações do Apêndice A do livro "Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes“ (Turton): 1.Utilizando dados do Apêndice A (Figuras A.1-A.17), ou os dados da Tabela A.1 com a Equação (A.1) , para obter o custo base do equipamento desejado (construção em aço carbono e pressão próxima a ambiente). 2. Para trocadores de calor, bombas e vasos, encontrar o fator de pressão, FP, na Tabela A.2 e Equação (A.2) ou (A.3), e o fator do material de construção, FM, na Tabela A.3 e Figura A.18 . 3. Para outros equipamentos (diferentes de trocadores de calor, bombas e vasos ) o fator do material de construção, FBM, deve ser encontrado usando a Tabela A.6 e a Figura A.19 ou diretamente na Tabela A7 para reatores, filtros, misturadores, cristalizadores, secadores, etc. 4. Encontre a relação correta para o calculo do custo bruto (CBM). Para trocadores de calor, bombas e vasos, usar a Equação (A.4) e os dados da Tabela A.4. Para outro equipamento, a forma de equação é dada na Tabela A. 5. 5. Calcular o custo base de equipamento, CBM, a partir da Equação (7.6). 6. Atualize o custo a partir de 2001 (CEPCI - 397) até o presente, usando a Equação (7.4). 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 11/09/2018 12 Calculo do CP O Tabela A.1 / Equação A.1 Definir o equipamento Calculo do FP e FM (Trocadores de calor / Bombas / Vasos ... ) FP → Tabela A.2 / Equação A.2 ou A.3 FM → Tabela A.3 / Figura A.18 Calculo do FBM (Outros equipamentos) Tabela A.6 Figura A.19 Calculo do FBM (Reatores / Filtros / Secadores / Misturadores / Cristalizadores) Tabela A.7 Calculo do CBM (Trocadores de calor / Bombas / Vasos ... ) Tabela A.4 / Equação A.4 Calculo do CBM (outros equipamentos) Tabela A.5 Calculo do CBM (tempo presente) (dados do CEPCI) Equação 7.4 1 2 12 I I CC Custo do equipamento 3.4 Estimativa de custo de equipamentos Calculo do CBM (Reatores / Filtros / Secadores ... Equação A.4 1.Utilizando dados do Apêndice A (Figuras A.1-A.17), ou os dados da Tabela A.1 com a Equação (A.1) , para obter o custo base do equipamento desejado, CP o (construção em aço carbono e pressão próxima a ambiente). 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 11/09/2018 13 1.Utilizando dados do Apêndice A (Figuras A.1-A.17), ou os dados da Tabela A.1 com a Equação (A.1) , para obter o custo base do equipamento desejado, CP o (construção em aço carbono e pressão próxima a ambiente). 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 1.Utilizando dados do Apêndice A (Figuras A.1-A.17), ou os dados da Tabela A.1 com a Equação (A.1) , para obter o custo base do equipamento desejado, CP o (construção em aço carbono e pressão próxima a ambiente). 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 11/09/2018 14 Para vasos Para outros equipamentos 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 2. Para trocadores de calor, bombas e vasos, encontrar o fator de pressão, FP, na Equação (A.2) ou na Tabela A.2 e Equação (A.3), e o fator do material de construção, FM, Tabela A.3 e Figura A.18 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 2. Para trocadores de calor, bombas e vasos, encontrar o fator de pressão, FP, na Equação (A.2) ou na Tabela A.2 e Equação (A.3), e o fator do material de construção, FM, Tabela A.3 e Figura A.18 11/09/2018 15 Escolha do material. Turton pag. 203 A – aceitável ; B – aceitável até 30 ºC; C – cuidado, uso sob condições limitadas; N – não recomendado 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 2. Para trocadores de calor, bombas e vasos, encontrar o fator de pressão, FP, na Equação (A.2) ou na Tabela A.2 e Equação (A.3), e o fator do material de construção, FM, Tabela A.3 e Figura A.18 . 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 11/09/2018 16 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 2. Para trocadores de calor, bombas e vasos, encontrar o fator de pressão, FP, na Equação (A.2) ou na Tabela A.2 e Equação (A.3), e o fator do material de construção, FM, Tabela A.3 e Figura A.18 . FM =2,2 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 2. Para trocadores de calor, bombas e vasos, encontrar o fator de pressão, FP, na Equação (A.2) ou na Tabela A.2 e Equação (A.3), e o fator do material de construção, FM, Tabela A.3 e Figura A.18 . 11/09/2018 17 3. Para outros equipamentos (diferentes de trocadores de calor, bombas e vasos ) o fator do material de construção, FBM, deve ser encontrado usando a Tabela A.6 e a Figura A.19 ou diretamente na Tabela A7 para reatores, filtros, misturadores, cristalizadores, secadores, etc. 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 4. Encontre a relação correta para o calculo do custo bruto (CBM). Para trocadores de calor, bombas e vasos, usar a Equação (A.4) e os dados da Tabela A.4. Para outro equipamento, a forma de equação é dada na Tabela A. 5. 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 11/09/2018 18 4. Encontre a relação correta para o calculo do custo bruto (CBM). Para trocadores de calor, bombas e vasos, usar a Equação (A.4) e os dados da Tabela A.4. Para outro equipamento, a forma de equação é dada na Tabela A. 5. 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 3.4 Estimativa de custo de equipamentos 5. Calcular o custo base de equipamento, CBM, a partir da Equação: CBM = CP° FBM° = CP°(B1 + B2FMFp) 6. Atualize o custo a partir de 2001 (CEPCI - 397) até o presente, usando a Equação: 1 2 12 I I CC I - Índice de custo C - Custo de compra 1 - Base de tempo para o custo conhecido 2 - Tempo para o qual se quer estimar o custo 11/09/2018 19 Exemplo 4 Estime o custo (no ano de 2017) de uma torre de aço inoxidável de 3 m de diâmetro e 30 m de altura. A torre tem 40 pratos perfurados aço inoxidável e opera em uma pressão de 20 bar (relativa). Lembre-se que o custos da torre e das bandejas são calculados separadamente e depois somados para obter o custo total. Exemplo 4 11/09/2018 20 Exemplo 4 1 0 2 ,4 1 0 3 ,3 1 0 4 ,2 1 0 7 ,2 1 0 9 ,7 1 1 3 ,7 1 1 9 1 2 6 ,7 1 3 2 ,3 1 3 7 ,2 1 4 4 ,1 1 6 5 ,4 1 8 2 ,4 1 9 2 ,1 2 0 4 ,1 2 1 8 ,8 2 3 8 ,7 2 6 1 ,2 2 9 7 3 1 4 3 1 7 3 2 2 ,7 3 2 6 ,3 3 1 8 ,4 3 2 3 ,8 3 4 2 ,5 3 5 5 ,4 3 5 7,6 3 6 1 ,3 3 5 8 ,2 3 5 9 ,2 3 6 6 ,1 3 8 1 ,1 3 8 1 ,7 3 8 6 ,5 3 6 9 ,5 3 9 0 ,6 3 9 4 ,1 3 9 4 ,3 3 9 5 ,6 4 0 2 4 4 4 ,2 4 6 8 ,2 4 9 9 ,6 5 2 5 ,4 5 7 5 ,4 5 2 1 ,9 5 5 0 ,8 5 8 7 ,7 5 8 4 ,6 5 6 7 ,3 5 7 6 ,1 5 5 6 ,8 5 4 1 ,7 5 5 9 ,0 0 100 200 300 400 500 600 700 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 C EP C I Ano Chemical Engineering Plant Cost Index (CEPCI) - 1963 a 2017 Exemplo 4 Exemplo 4 11/09/2018 21 Exemplo 4 Exemplo 4 11/09/2018 22 Exemplo 4 1 0 2 ,4 1 0 3 ,3 1 0 4 ,2 1 0 7 ,2 1 0 9 ,7 1 1 3 ,7 1 1 9 1 2 6 ,7 1 3 2 ,3 1 3 7 ,2 1 4 4 ,1 1 6 5 ,4 1 8 2 ,4 1 9 2 ,1 2 0 4 ,1 2 1 8 ,8 2 3 8 ,7 2 6 1 ,2 2 9 7 3 1 4 3 1 7 3 2 2 ,7 3 2 6 ,3 3 1 8 ,4 3 2 3 ,8 3 4 2 ,5 3 5 5 ,4 3 5 7 ,6 3 6 1 ,3 3 5 8 ,2 3 5 9 ,2 3 6 6 ,1 3 8 1 ,1 3 8 1 ,7 3 8 6 ,5 3 6 9 ,5 3 9 0 ,6 3 9 4 ,1 3 9 4 ,3 3 9 5 ,6 4 0 2 4 4 4 ,2 4 6 8 ,2 4 9 9 ,6 5 2 5 ,4 5 7 5 ,4 5 2 1 ,9 5 5 0 ,8 5 8 7 ,7 5 8 4 ,6 5 6 7 ,3 5 7 6 ,1 5 5 6 ,8 5 4 1 ,7 5 5 9 ,0 0 100 200 300 400 500 600 700 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 C EP C I Ano Chemical Engineering Plant Cost Index (CEPCI) - 1963 a 2017 Exemplo 4 Exemplo 4 11/09/2018 23 Exemplo 4 Custo de contingências 3.5 Estimativa de custo total O custo de contingência varia de acordo com a confiabilidade dos dados de custo e do fluxograma de processo disponível. Os valores de 15% e 3% do custo bruto são assumidos como custos de contingência e taxas, respectivamente. Adicionando estes custos para o custo bruto (CBM) fornece o custo total (CTM) 11/09/2018 24 Custo total de construção 3.5 Estimativa de custo total Inclui os custos para o desenvolvimento local, edifícios auxiliares e locais externos e instalações fornecedoras de utilidades. Pode variar de 20 a 100% do custo de base. Um valor de 50% é um bom ponto de partida para assumir. Atividade 4 Estime o custo atual e o custo total de instalação para os seguintes equipamentos: (a) um reator tipo autoclave de 2 m3 (Diâmetro 0,8 m e altura 4 m) construído em liga de níquel, e que trabalha a uma pressão de 20 bar (relativa); (b) um trocador de calor de Tubos em U, com área de uma de troca de calor de 90 m2 em Aço Inox que opera em uma pressão de até 15 bar (relativa). Considere o casco com Diâmetro 0,8 m e altura 4 m. Observações A resolução deverá ser entregue ao professor individualmente na próxima aula. Utilize as informações do Apêndice A do livro “Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes”, TURTON, 3. ed.; Prentice Hall, 2009. 11/09/2018 25 Bibliografia Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes. TURTON, BAILIE; WHITING; SHAEIWITZ 3. Ed.; Prentice Hall, 2009. Paginas 177 a 219 Apêndice A - Paginas 923 a 954 Chemical Engineering Design: Chemical Engineering Volume 6 COULSON and RICHARDSON'S. Editora Fourth, 2005 Paginas 242 a 260 Perry’s Chemical Engineers’ Handbook Robert H. Perry. Eighth Edition, 2008 Paginas 9-10 a 9-17 http://dedalus.usp.br/F/99V93E2NV7C3HXSAPDXQ4L5IRI6EXI7E6HY5HEYEFJH1NYRTQA-59391?func=full-set-set&set_number=070613&set_entry=000002&format=999 http://dedalus.usp.br/F/99V93E2NV7C3HXSAPDXQ4L5IRI6EXI7E6HY5HEYEFJH1NYRTQA-59391?func=full-set-set&set_number=070613&set_entry=000002&format=999 http://dedalus.usp.br/F/99V93E2NV7C3HXSAPDXQ4L5IRI6EXI7E6HY5HEYEFJH1NYRTQA-59391?func=full-set-set&set_number=070613&set_entry=000002&format=999 http://dedalus.usp.br/F/99V93E2NV7C3HXSAPDXQ4L5IRI6EXI7E6HY5HEYEFJH1NYRTQA-59391?func=full-set-set&set_number=070613&set_entry=000002&format=999
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