CAPÍTULO 4
AVALIAÇÃO ECONÔMICA
PRELIMINAR
20 de agosto de 2008
1
INTRODUÇÃO GERAL
ANÁLISE
2
6
INTRODUÇÃO À
INTRODUÇÃO À
ANÁLISE DE PROCESSOS
3
4
ESTRATÉGIAS
AVALIAÇÃO
DE CÁLCULO
ECONÔMICA
SÍNTESE
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
?
P
??
A,B
A+B
P,C
P+C
Rota Química ?
Fluxograma ?
Dimensões ?
D,E
D+E
1
P
C
x
T
??
2
A
B
D
T
?
x
P
C
6
x
D
E
D
M
E
Nível Estrutural
Síntese de um
Fluxograma
Dimensões ? Lucro?
Nível Paramétrico
L
10
x
x
P
F
?
L
x* x o = 4
4
P
F
?
8
x
3
M
A
L
x* x o = 3
D
E
?
L
Seleção de uma Rota
Fluxograma ?
Dimensões ?
P+F
??
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

OTIMIZAÇÃO

Variáveis Especificadas
Parâmetros
Físicos
MODELO
FÍSICO
5

Parâmetros Econômicos
Dimensões Calculadas
MODELO
ECONÔMICO
Variáveis de Projeto
Lucro
OTIMIZAÇÃO
Simular
Extrator
Dimensionar
Extrator
Simular
Evaporador
Dimensionar
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
1
INTRODUÇÃO GERAL
ANÁLISE
SÍNTESE
2
6
INTRODUÇÃO À
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:
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
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
$
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 $/a
Valores Típicos da Taxa de Retorno sobre o Investimento
(Rudd & Watson)
Tipo de Indústria
Papel e Celulose. Borracha
Fibras Sintéticas. Produtos Químicos.Petróleo
Produtos Farmacêuticos. Extração.Mineração
Provenientes do mercado
i [($/a)/$ investido]
0,08 - 0,10
0,11 - 0,13
0,16 - 0,18
Valores Típicos para a Taxa de Risco
(Rudd & Watson)
Definidos pelo Investidor
Tipo de
Risco
Elevado
h [($/a)/$ investido]
Tipo de Projeto
0,20 - 1,00
Razoável
0,10 - 0,20
Médio
0,05 - 0,10
Bom
0,01 - 0,05
Excelente
0,00 - 0,01
projetos que compreendem grande
novidade
ou
baseados
em
informações incertas sobre vendas,
produtos e matérias primas.
projetos um pouco fora do campo
de atividade da empresa, ou
produtos ou processos relativamente
novos ainda não devidamente
comprovados.
projetos dentro do campo da
atividade da empresa, porém com
algumas
novidades
ou
com
informações indefinidas quanto ao
mercado.
expansão de atividades existentes
num mercado conhecido
redução de custos em processo
existente, num ambiente estável
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 = aR - b(Cmatprim + Cutil) - c I
PROCESSO ILUSTRATIVO
W1
x11,x14
T1,T2,T5,T6,T7,T8,T10,T11,T14, 
VARIÁVEIS ESPECIFICADAS
MODELO
FÍSICO

W4,W6,W8,W11,W14
Vd,Ae,Ac,Ar
r,T9,T12
VARIÁVEIS DE PROJETO
INCÓGNITAS
AVALIAÇÃO
ECONÔMICA
L
OTIMIZAÇÃO
Resultado do Dimensionamento do Processo Ilustrativo
W
14
14
= 1.080 kg/h
T = 25 C
14
MISTURADOR
13
W
13
= 36.345 kg/h
15
A = 361
r
1
x
f
f
= 100.000 kg/h
1
11
11
31
T
12
12
2
m
= 59.969 kg/h
= 30 C
10
9
W
= 228.101 kg/h
9
T = 30C
9
2
A = 119 m
c
W = 36.345 kg/h
10
CONDENSADOR
T = 80 C
10
W = 59.969 kg/h
W = 228.101 kg/h
T = 25 C 11 11
8
8
13
T = 15 C água
T = 15 C água
11
8
T = 25 C
15
1
T
W
RESFRIADOR
W = 37.425 kg/h
15
W
12
= 25 C
= 0,002
= 200 kg/h
= 99.800 kg/h
alimentação
V = 11.859 l
d
W = 36.345 kg/h
5
5 T = 80 C
5
EVAPORADOR
2
T = 25 C
A = 124 m
t = 0 ,0833 h
3
3
e
f
13 = 120 kg/h
vapor
20 HP
r = 0,60
7
6
f = 37.424 kg/h
decantador
23
W = 8.615 kg/h
W = 8.615 kg/h
7
6
extrato
T = 150 C
T = 150 C
bomba
7
6
2 T 2 = 25 C
4 T 4 = 80 C
EXTRATOR
x
= 0,10
f
= 80 kg/h
14
12
f
f
= 120 kg/h
=
99.800
kg/h
14
32
f
= 1.080 kg/h
rafinado
24
LE = aR - b(Cmatprim + Cutil) - c I
produto
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
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
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 = fT fD fL IEi
Qi M i
I Ei  I Ebi (
)
Q bi
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 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. 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 (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 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)
Equipamento
Sopradores
1 psi
7 psi
Caldeira
Centrífugas
Aço carbono
Aço inoxidável
Compressor de ar
Cristalizador
Evaporadores
(película)
Filtros-prensa
Trocadores de Calor
casco-e-tubo
tubos aletados
refervedor
Misturador
Vasos de pressão
(aço carbono)
Bombas centrífugas
(ligas)
Tanques
Aço carbono
Aço inoxidável
IEb($, 1961)
Qb
Faixa de Q
M
360
6900
9800
70 cfm
1400
4000
70 - 1400
1400 - 6000
4000 - 20000
0,46
0,35
0,67
28700
43000
80000
22100
40 in.(cesta)
40 in.
240 hp
10 t/d
40 - 66
40 - 66
240 - 2000
10 - 1000
0,81
0,63
0,29
0,63
9200
11200
17900
800
4 ft2
9 ft2
33 ft2
10 ft2
4-9
9 - 33
33 - 66
10 - 300
0,24
0,36
0,55
0,85
1350
5400
4070
3900
1060
4830
1300
2480
50 ft2
700
400
15 hp
3000 lb
30000 lb
10 hp
25 hp
50 - 300
700 - 3000
400 - 600
15 - 25
3000 - 6000
30000 - 100000
10 - 25
25 - 100
0,48
0,58
0,25
0,19
0,60
0,80
0,68
0,86
240
730
300 gal
150
300 - 1400
150 - 500
0,66
0,69
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
W
14
14
= 1.080 kg/h
T = 25 C
14
MISTURADOR
13
W
13
= 36.345 kg/h
15
A = 361
r
1
x
f
f
= 100.000 kg/h
1
11
11
31
T
12
12
2
m
= 59.969 kg/h
= 30 C
10
9
W
= 228.101 kg/h
9
T = 30C
9
2
A = 119 m
c
W = 36.345 kg/h
10
CONDENSADOR
T = 80 C
10
W = 59.969 kg/h
W = 228.101 kg/h
T = 25 C 11 11
8
8
13
T = 15 C água
T = 15 C água
11
8
T = 25 C
15
1
T
W
RESFRIADOR
W = 37.425 kg/h
15
W
12
= 25 C
= 0,002
= 200 kg/h
= 99.800 kg/h
alimentação
V = 11.859 l
d
W = 36.345 kg/h
5
5 T = 80 C
5
EVAPORADOR
2
T = 25 C
A = 124 m
t = 0 ,0833 h
3
3
e
f
13 = 120 kg/h
vapor
20 HP
r = 0,60
7
6
f = 37.424 kg/h
decantador
23
W = 8.615 kg/h
W = 8.615 kg/h
7
6
extrato
T = 150 C
T = 150 C
bomba
7
6
2 T 2 = 25 C
4 T 4 = 80 C
EXTRATOR
x
= 0,10
f
= 80 kg/h
14
12
f
f
= 120 kg/h
=
99.800
kg/h
14
32
f
= 1.080 kg/h
rafinado
24
LE = aR - b(Cmatprim + Cutil) - c I
produto
PROCESSO ILUSTRATIVO
R = pAB W4 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
LE = 0,7 R – 0,8 C – 0,4 ISBL $/a
Relembrando:
Happel: Venture Profit  Lucro do Empreendimento (LE)
É o Lucro Relativo ao proporcionado por um investimento
“padrão”:
Sejam:
L1: Lucro previsto para o processo, com:
- retorno estimado j ($/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
Receita
R $/a
Lucro Bruto
Lucro do
Empreendimento
RIR
Lucro Líquido
antes do I.R.
LB = R - Ctotal $/a
Itotal
$
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 = 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