CAPTULO 4 AVALIAO ECONMICA PRELIMINAR 20 de agosto

CAPÍTULO 4 AVALIAÇÃO ECONÔMICA PRELIMINAR 20 de agosto de 2008

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

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

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

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

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

ORGANIZAÇÃO DA DISCIPLINA SÍNTESE ANÁLISE 2 6 INTRODUÇÃO À ANÁLISE DE PROCESSOS 3 4 ESTRATÉGIAS AVALIAÇÃO DE CÁLCULO ECONÔMICA SÍNTESE DE PROCESSOS 5 OTIMIZAÇÃO 7 SÍNTESE DE SISTEMAS DE SEPARAÇÃO 8 SÍNTESE DE SISTEMAS DE INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA 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. 1 Introdução 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: avaliação do desempenho econômico de um processo. Desempenho comportamento, “performance”. - Real - Previsto - Físico - Econômico Desempenho Real quando o processo se encontra em operação Físico: medições (instrumentação) e cálculos (modelos). Econômico: contabilidade Desempenho Previsto quando processo ainda se encontra em fase de projeto/operação em novas condições Físico: modelos físicos. Econômico: modelos econômicos.

Critério adotado nesta disciplina (Rudd & Watson) Happel: Venture Profit Lucro do Empreendimento (LE) É o Lucro Relativo ao proporcionado por um investimento “padrão”: Sejam: L 1: Lucro previsto para o processo, com: - retorno estimado j ($/ano) / ($ investido) - com risco comercial. L 0: Lucro proporcionado por um investimento com: - retorno garantido i ($/a) /($ investido) - sem risco comercial. Lucro do Empreendimento: LE = L 1 - L 0 O projeto é economicamente vantajoso se LE 0

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

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 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. 2 ESTIMATIVAS ECONÔMICAS Dois tipos extremos de estimativas de custos: Estimativa aproximada: correlações e fatores empíricos. Uso em estágios preliminares do projeto (erros até 35%). Estimativa detalhada : desenhos e especificações detalhadas. Uso em propostas para a compra dos equipamentos. Objetivo do Capítulo desenvolver uma expressão simples para estimativa aproximada em função de - Receita (R) - Custos de matérias primas (Cmatprim), e de utilidades (Cutil) - Custos de Investimento (I) todos obtidos facilmente do resultado do dimensionamento e da simulação: LE = a. R - b(Cmatprim + Cutil) - c I

PROCESSO ILUSTRATIVO W 1 x 11, x 14 T 1, T 2, T 5, T 6, T 7, T 8, T 10, T 11, T 14, VARIÁVEIS ESPECIFICADAS MODELO FÍSICO W 4, W 6, W 8, W 11, W 14 Vd, Ae, Ac, Ar AVALIAÇÃO INCÓGNITAS ECONÔMICA r, T 9, T 12 VARIÁVEIS DE PROJETO L OTIMIZAÇÃO

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

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 Dados para a Estimativa de Custos e de Investimento 4. 3. 1 Rudd & Watson 4. 3. 2 Douglas

4. 2. 1 ESTIMATIVA DOS CUSTOS 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 Ctotal ? ? ? Idireto? ? ? Itotal ? ? ? Segue resumo adaptado de Peters & Timmerhaus, utilizando valores médios das faixas lá apresentadas. Detalhes: Tabela 4. 3 do Livro.

Ctotal = Cprod + Cgerais $/a Cprod = Cdiretos + Cfixos Cdiretos = (Cmatprim + Cutil) + Cmanut + Csupr + (Cmobra + C adm + Clab) + Croy Cdiretos = (Cmatprim + Cutil) + 0, 046 Ifixo + 0, 27 Ctotal 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 e = 0, 10 t = 0, 5 im = 0, 15 LE = 0, 5 (R – Ctotal – 0, 1 Idireto) – 0, 15 Itotal $/a 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 Ifixo ? ? ? Idireto ? ? ? Itotal ? ? ?

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 Dados para a Estimativa de Custos e de Investimento 4. 3. 1 Rudd & Watson 4. 3. 2 Douglas

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") 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, 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 Os coeficientes dependem das correlações utilizadas intermediariamente que dependem da experiência do avaliador e da 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 LE = 0, 5 (R - Cmatprim - Cutil – ISBL) $/a ISBL ? ? ?

ISBL = f. T f. D f. L IEi Q i: dimensão característica do equipamento i, calculada ou especificada. 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 : custo de investimento do equipamento i para a dimensão Qi. IEbi, Qbi, Mi: gráficos (Guthrie) e tabelas.

Exemplo Trocador de Calor casco-e-tubo I = 1. 350 (A / 50)0, 48 $ (50 < A < 300 ft 2)

ISBL = f. T f. D f. L IEi f. T, f. D, f. L : fatores empíricos. f. T: 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. ) f. D : 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. Ex. : Ch. Eng. Cost Index) f D = IC a / IC b (a: ano da avaliação; b: ano da tabela) Exemplo: em 1960: 1. 350 $ em 2000: 1. 350 x (IC 2000 / IC 1960) = 1. 350 (394/102) = 5. 215 $ f. L (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 Dados para a Estimativa de Custos e de Investimento 4. 3. 1 Rudd & Watson 4. 3. 2 Douglas

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 ft 2)

Exemplo: Processo Ilustrativo

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

PROCESSO ILUSTRATIVO R = p. AB W 4 f 14 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 = f. T f. D f. L (Ib + Id + Ie + Ic + Ir) $ Custos: Cagua = pa (W 8 + W 11) $/h Cvapor = pv W 6 $/h Csolvente = ps W 14 $/h Cbomba = 0, 15 $/h C = Fop (Cagua + Cvapor + Csolvente + Cbomba) $/a LE = 0, 7 R – 0, 8 C – 0, 4 ISBL $/a

Relembrando: Happel: Venture Profit Lucro do Empreendimento (LE) É o Lucro Relativo ao proporcionado por um investimento “padrão”: Sejam: L 1: Lucro previsto para o processo, com: - retorno estimado j ($/ano) / ($ investido) - com risco comercial. L 0: Lucro proporcionado por um investimento com: - retorno garantido i ($/a) /($ investido) - sem risco comercial. Lucro do Empreendimento: LE = L 1 - L 0 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 Receita R $/a Lucro Bruto Lucro do Empreendimento RIR Lucro Líquido antes do I. R. LB = R - Ctotal $/a Itotal $ Instalações Físicas Lucro Líquido Após o I. R. LA = LB - D $/a e Lucro Líquido Após o Risco LD = LA - IR $/a LL = LD - CR $/a h t i Depreciação D = e Idireto $/a Custo Total Ctotal $/a Imposto de Renda Retorno garantido IR = t (LB - D) $/a sobre o investimento Compensação pelo Risco Retorno sobre o Investimento + Risco RIR = (i + h) Itotal = im Itotal $/a CR = h Itotal $/a RI = i Itotal $/a

LE = L 1 (j, h >0) - L 0 (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