Análise Econômica de Projetos.Prof. Carlos Itsuo YamamotoProf. Moacir Kaminski

O desenvolvimento do projeto de uma indústria química percorre umconjunto de etapas que pode ser resumido em:

-Percepção de um nicho de mercado para um dado produto, que possarepresentar um bom negócio presente ou no futuro próximo: é a origem do projeto.

-Avaliação econômica preliminar do mercado: busca determinar o tamanho elocalização do mercado para o produto. É um dos fatores, juntamente com adisponibilidade de matéria prima, que determinam a localização do futuroempreendimento.

-Projeto básico: estabelece, dentre as várias possibilidades, qual a rota queo processo seguirá, e dimensiona os principais equipamentos.

-Avaliação econômica preliminar: partindo do projeto básico, avalia qual ocapital total de ser investido para concretizar a unidade industrial, assim como qualserá o possível lucro anual e o tempo de retorno do capital investido, que o negóciooferecerá. Esta etapa determina se o projeto atende aos objetivos dos investidores,e portanto prossegue, ou então encerra-se por não lucrativo ao nível desejado.

-Projeto e detalhamento da unidade: detalha todos os itens da planta,incluindo as utilidades.

-Avaliação econômica final: tomando como base as negociações paraaquisição dos equipamentos, que estabelece os preços finais, e as reaisnecessidades de materiais e utilidades estabelecidas pelo detalhamento, calcula ocapital total a ser investido e a atratividade do negócio.

-Aquisição dos equipamentos, preparação do terreno, construção emontagem da planta:o projeto torna-se realidade.

-Pré-partida: com a planta pronta, iniciam-se as corridas experimentais,para os necessários ajustes na operação dos equipamentos e no controle, paraatingir a produção e qualidade desejadas. Em uma unidade já bem conhecidaconsome relativamente pouco tempo. Em uma planta inovadora pode consumiralguns meses.

-Produção: a planta passa a produzir regularmente. O projeto estáimplantado.

Em resumo, um projeto é o conjunto de documentos que estabelece aviabilidade técnica e permite a análise econômica de um dado empreendimento. Aviabilidade técnica mostra que o produto desejado poderá ser gerado na quantidadee qualidade esperada, a partir de uma matéria prima determinada. A análiseeconômica, por sua vez, indica qual o tamanho do capital a ser investido, para queo empreendimento transforme-se de idéia em coisa física e opere da maneira quese deseja. Se o empreendimento representa um negócio, a análise econômicamostrará, dentre outras informações, qual será a taxa de lucratividade que oinvestimento proporcionará e qual o tempo de retorno do capital total investido aoscofres dos investidores.

Nem sempre um empreendimento visa um lucro financeiro puro e simples. OEstado pode investir na construção de um sistema cujo produto não apresentaráum retorno financeiro, mas sim redundará em um avanço social na área da saúde,educação, etc. Mesmo neste caso, é importante uma análise ao longo do projetoque mostre claramente qual o capital que deverá ser alocado para que se obtenha oefeito desejado.

De modo mais específico, o desenvolvimento do projeto de uma novaindústria química, ou mesmo para a atualização de uma unidade industrial jáexistente ( é o revamp da unidade), avança de modo simultâneo com a análiseeconômica: a economia é o fator que decide qual, dentre as várias rotas oupossibilidades que vão surgindo ao longo do amadurecimento de um projeto, é amais adequada para o momento político-econômico que o país ou mesmo que o

Planeta vive. Isso quer dizer: com a engenharia especificamos e calculamos quaisas rotas técnicas podemos empregar para chegarmos a um dado resultado. Noentanto, o que decide qual delas será a rota desenvolvida no projeto final érealmente a economia. Observe que o método envolve um considerável nível deincerteza porque o panorama econômico atual não necessariamente será aquele deencontraremos daqui a cinco anos.

1. Capital Total Investido.

O capital total investido para estabelecer um novo negócio na área daindústria química pode ser resumido em duas parcelas:- Capital Fixo inicial: dinheiro necessário para o projeto, construção e partida danova unidade.- Capital de Giro: dinheiro necessário para operar a planta: compreende asdespesas com mão de obra, matéria prima, energia, combustível, manutenção, etc.É reposto mensalmente pelas vendas.

É importante observarmos que uma unidade industrial não é constituídaapenas pelos equipamentos que são responsáveis diretamente pelo processo deprodução, como reatores e sistemas de separação e purificação, além dosequipamentos voltados à troca térmica. Esse conjunto é denominado comumentede Área do Processo, ou Battery limits, terminologia inglesa abreviada por ISBL(Insite battery limits). Há também a Área de Utilidades, que agrupa operaçõescomo produção de vapor, resfriamento e tratamento de água, tratamento deefluentes, etc., que dão suporte e apoio à Área de Produção e sem as quais oprocesso não funciona. A Área de utilidades leva também a sigla OSBL, do inglêsOffsite battery limits. A figura 1 exemplifica o conjunto.

Área de Processo

Tancágem

Refeitório

Laboratório

ControleEngenharia

Manutenção

Vapor

Ar compr.

Água

Refrigeração

CombustívelTratam.

Efluentes

Área de Utilidades

EscritóriosGerência

Eletricidade

Figura 1. Áreas típicas de uma indústria química.

Uma nova unidade nem sempre representa uma nova fábrica, com todo oconjunto de instalações mostrado na figura 1. Há situações onde a nova unidadeconfigura-se como uma planta anexa, ou uma extensão de outras unidades, quepodem ou não estar já em operação. Por exemplo: a gerência econômica de umafábrica de açúcar toma a decisão de instalar uma unidade anexa para a produção

de etanol. Serão duas unidades com objetivos e rotas claramente diferenciadas,mas que participarão do mesmo espaço físico que denominamos "fábrica", usandoinclusive o mesmo sistema de utilidades.

Um exemplo mais complexo, talvez o conjunto mais complexo que aEngenharia Química já construiu, é representado por uma petroquímica. Parte-seali de uma fração adequada do petróleo (a matéria prima), que é inicialmentereduzida a moléculas de baixa massa molecular em um forno (reator) de pirólise,operando em temperaturas na faixa de 6000C, obtendo-se altas conversões emmetano, etileno, propileno, n-butenos e iso-buteno, além de compostos aromáticos.Após a área de preparação da matéria prima e reação, um conjunto complexo deoperações separa os vários compostos obtidos, na pureza adequada aos seus usos.A partir destes compostos, novas unidades, que operam como fábricas interligadas,compostas por reatores, sistemas de separação, etc., convertem estas moléculasem produtos com alto valor agregado no mercado (os produtos finais). É assim queo etileno, obtido na unidade de pirólise, é convertido em cloreto de vinila em umaunidade composta por três reatores, quatro destiladoras e uma coluna lavadora,além de trocadores, bombas, etc., e uma outra unidade utiliza o cloreto de vinilapara convertê-lo em cloreto de polivinila, ou o PVC, polímero de largo usoindustrial. Ao lado dessas unidades, uma outra poderá estar polimerizandodiretamente o etileno, para produzir o polietileno, e por aí segue. Cada unidade temum projeto próprio, ocupa uma área própria dentro do conjunto e pode oferecerinclusive alta complexidade técnica, como é o caso do acetato de vinila. É evidenteque a área de utilidades, manutenção, laboratórios, etc., pode, segundo aconveniência (leia-se economia) ser a mesma para todo o conjunto, ou não.

a) Capital Fixo Inicial.

O capital fixo aplicado (CFI) para construir uma nova planta industrial, oufazer o revamp de uma unidade já existente, é o capital despendido para:

- Aquisição do terreno.- Preparação do terreno: movimento de terra para nivelamento, drenagem,

construção de acessos, vias internas, galerias de água, muros e cercas, etc.- Construção de prédios e estruturas.- Aquisição de equipamentos.- Frete e seguro para o transporte de equipamentos.- Instalação dos equipamentos, que considera: construção das bases e

suportes, aluguel de máquinas necessárias para desembarque e alocação dosequipamentos, material e mão de obra de montagem.

- Instrumentação: aquisição e instalação da instrumentação de controle e dosistema de condução e monitoramento de sinais.

- Circulação de fluidos: aquisição e instalação de suportes, tubulação eválvulas para condução dos fluidos de processo e de utilidades, além de bombas,ventiladores e compressores.

- Distribuição de eletricidade: aquisição e instalação dos equipamentos dacasa de força, cabos e fios de distribuição, além da iluminação.

- Aquisição de carga inicial de catalisador.- Aquisição e instalação das utilidades, como geradores de vapor, ar

comprimido, central de gases, tratamento de água, resfriamento de água, sistemade refrigeração, sistema de tratamento de efluentes, etc.

- Custo de instalações de serviço e utilidades: inclui salas de controle,laboratórios, oficinas de manutenção e almoxarifados, edificações para gerência eengenharia.

- Aquisição e montagem dos tanques de matéria prima, produtoscombustível, etc.

- Custos indiretos: despesas não diretamente relacionadas com a planta emsi - são normalmente despesas de serviços: custo de engenharia envolvida no

projeto e detalhamento da planta, da área civil e elétrica, supervisão de construçãoe montagem, honorários de consultores e advogados, etc.

- Pagamento de licenças e royalties para o uso de processo coberto porpatente.

- Contingência: capital de reserva para despesas eventuais que acontecemdurante a montagem e partida, oriundas da necessidade de alteração de projeto ouaquisição de equipamentos não previstos inicialmente.

- Partida da unidade: custos envolvidos com matéria prima, energia,supervisão de engenharia e mão de obra aplicados para deixar a unidade operandode modo seguro e produzindo com a qualidade desejada.

b) Capital de Giro.

O capital de giro é o investimento necessário para operar a unidadeindustrial em plenas condições de produção, pelo tempo suficiente para que oretorno representado pelas vendas dos produtos suporte as despesas. O tempoestimado para que o retorno se concretize está na faixa entre 40 e 60 dias. Deveconsiderar:

- Custo das matérias prima.- Custo da energia elétrica.- Custo das utilidades: vapor, águas, ar comprimido, etc.- Laboratório.- Manutenção.- Custo de mão de obra: salários diretos e custos indiretos que computam

13o salário, férias, abono de férias (adicional de 30% do salário), FGTS, INSS ePIS-COFINS, além de despesas como restaurante, plano de saúde, etc.

- Comissão de vendas: entre 1,5% a 2% do valor das vendas.- Taxas: pagamento de impostos que consideram IPI e ICMS. Atenção

especial deve ser dada ao ICMS.

Para facilitar a análise, Busche (1995), Peters e Tmmerhaus (1991) eSeider, Seader e Lewin (1999) organizam os investimentos segundo os tópicosresumidos na Tabela 1.

Aparece, na Tabela 1, a figura do capital depreciável. A depreciação consistena perda natural do valor de bens pelo seu uso. Assim, ao desembolsar umdeterminado valor para adquirir um bem que será empregado na produção em umempreendimento, o investidor disponibiliza um valor que já possuía, e sobre o qualjá havia pago todos os impostos que lhe cabiam. Supondo que o bem tenha umaduração útil de 5 anos. Ao cabo dos 5 anos deverá ser substituído para que aquelaatividade continue sendo realizada. A peça antiga poderá sim ser vendida, masdevido ao desgaste, somente obterá no mercado um valor atribuído a benssucateados. O retorno do capital investido pela venda do bem antigo ficaria assiminviabilizada e representaria um prejuízo na contabilidade do empreendimento. Narealidade, o retorno do capital investido dar-se-á pelos lucros auferidos na atividadecomercial do empreendimento e não pela venda bens patrimoniais. Mas, sobre oslucros auferidos incidem impostos. Para evitar a bitributação sobre o retorno docapital investido na aquisição dos bens criou-se a figura contábil da depreciação.Assim, a depreciação representa a parcela dos valores recebidos, em função daatividades do empreendimento, que é declarada ao fisco como o retorno do capitalempregado para erigir o empreendimento. Representa o retorno aos cofres doinvestidor de um dinheiro que ele já possuía, não configurando portanto lucro, esobre o qual não se pagam impostos. No entanto, se ao final das atividades do bemconsiderado o mesmo for vendido por um valor de mercado não apenas sucateado,sobre esse valor incidirá imposto de renda porque já houve o retorno do capitalinvestido pela depreciação. É por esse motivo que a aquisição do terreno, sobre oqual o empreendimento será erigido, não configura um capital depreciável (veja aTabela 1), pois terreno não desnatura desgasta ou envelhece, e poderá ser vendido

ao término de todas as operações do empreendimento por valores, em algunscasos, superiores ao investido inicialmente em sua aquisição.

Pela legislação Brasileira, máquinas e bens industriais são depreciáveis em10 anos. Isso quer dizer: os valores investidos em sua aquisição e instalação sãodepreciados em 1/10 ao ano.

Capital Total Depreciável: C = C + C + C + CTD

: Custo Total do MóduloTM

- Custo de equipamentos de processo e sua instalação- Custo de máquinas e materiais e sua instalação.- Custos de vasos de processo, tanques pulmão e de armazenamento.- Custo da carga inicial de catalisadores.

: Custo de Utilidades e InstalaçõesUI

- Custo da preparação da área.- Custo da instalção de serviços e utilidades.

C : Custos IndiretosC : Reserva de Contingência

I

C

TM UI I C

Capital Fixo Inicial: C = C + CTDFI

- Custo do terreno.- Pagamento de royalties.- Custo da partida da unidade.

C : Custos não DepreciáveisND

ND

Capital de Giro: CG

Capital Total Investido: C = C + CTI FI G

C - composto por

C - composto por

- compostos por

Tabela 1: Composição do Capital Total Investido.

Exemplo 1. Uma unidade industrial foi implantada com o investimento de umcapital total de R$ 324.200.000,00, distribuído segundo os seguintes itens:- Custo do terreno: R$ 4.000.000,00- Custo total do módulo: R$ 200.200.000,00- Utilidades e instalações: R$ 40.000.000,00- Custos indiretos e contingência: 24.000.000,00- Partida da unidade: R$ 2.000.000,00- Capital de giro: 54.000.000,00Ao longo do ano, descontando-se dos valores auferidos com as vendas dosprodutos todas as despesas (custo das matérias primas, energia, combustível,manutenção, mão de obra direta e indireta, utilidades, impostos, comissões, etc.),restaram em caixa R$ 92.500.000,00. Calcular o valor a ser declarado ao fiscocomo lucro bruto.

Solução: O capital total depreciável considera os valores investidos no módulo,utilidade e instalações, custos indiretos e contingência, resultando um total de R$264.200.000,00. Considerando-se a depreciação linear em 10 anos, o total dadepreciação em 01 ano será de R$ 26.420.000,00. Logo, o lucro bruto a serdeclarado ao fisco será de:

Lucro bruto = R$ 92.500.000,00 - 26.420.000,00 = R$ 66.080.000,00

Observar que a depreciação não é considerada lucro: representa apenas o retornode um capital que os investidores já possuíam.

2. Estimativa do Capital Total Investido.

Ao longo do desenvolvimento de um projeto, avaliações e estimativas dequal será o capital a ser investido para a consecução do projeto são realizadas paraque se possa testar se a rota ou tecnologia pretendida tem potencial para oferecermargens de lucratividade aceitáveis, e mesmo para comparar as várias rotaspossíveis para um dado produto. Um exemplo clássico é a produção de óxido deetileno a partir da oxidação do etileno, em fase gás, empregando como catalisadoróxido de prata depositado em alumina. Pode-se empregar oxigênio técnico (99,2%molar em O2) como agente oxidante, ou então diretamente oxigênio do ar. Ambostem obviamente um custo. Porém são custos diferentes, e o nitrogênio queparticipa com 79% molar da composição do ar altera de forma significativa oprocesso. Neste casso, somente uma criteriosa análise econômica poderádeterminar qual das duas rotas será a mais econômica para um dado volume deprodução.

A estimativa é feita regularmente ao término do projeto básico, quando osequipamentos mais importantes já estão dimensionados. No entanto, a consultadireta aos fornecedores ou construtores dos equipamentos demandaria um tempolongo, porque os fornecedores encaminharão as discussões no sentido de somentefazer estimativas de preço com os equipamentos completamente detalhados, comreceio de orçarem preços irreais para cima ou para baixo, e assim perderem para aconcorrência ou então não obterem a lucratividade esperada. Este tipo deorçamento somente é feito quando a compra realmente está sendo encaminhada eé feito ao longo de um amadurecimento, via discussões entre as partes, em funçãodos elevados valores envolvidos. O encaminhamento para as estimativas é,portanto, outro, mais simples e rápido, e que atende às necessidades para asdecisões que devem ser tomadas para direcionar o projeto na rota da maiorlucratividade, ou para que se possa decidir por uma dentre várias opções, emfunção da economia. Como é natural, se a técnica permite que se alcance um nívelde produção altamente confiável, em termos de qualidade e quantidade dosprodutos, será a economia que efetivamente decidirá a cara do processo a serimplantado. A engenharia junta as duas ferramentas. O simulador ASPEN Pluscontém a rotina Icarus Process Evaluator (IPE), que facilita as estimativaseconômicas de processos. Exercite-a.

Se o processo contém importantes inovações, as técnicas de avaliaçãotornam-se ainda mais importantes: na proporção em que o processo vai sendodesenvolvido, as avaliações econômicas vão mostrando se o processo temexpectativas de tornar-se lucrativo ao ser implantado.

O preço de aquisição dos equipamentos que compõe tanto os módulos daárea de processamento e produção, como da área de utilidades, são regularmenteobtidos da literatura no formato de tabelas, diagramas e equações. No entanto, oscustos de tudo o que se vende e compra não são estáticos: variam ao longo dotempo com as forças sociais que determinam os níveis de atividade produtiva, aoferta e a procura. O engenheiro necessita, portanto, de instrumentos que opermitam trazer para o momento atual os preços válidos em um outro momentohistórico. A forma usual é a correção de preços pelo emprego de índices deatualização especialmente desenvolvidos para isso, empregando uma correlaçãomuito simples:

Custo Atual = (Custo no ano i) .i

Atual

I

I(1)

Todos os índices são produzidos por instituições que fazem o levantamentocontínuo de preços de bens e serviços, como se fora uma cesta básica de produtosda fatia de mercado mais afeta ao público a que se dirigem, e com o conjunto

levantado produzem o índice que espelha a evolução média ponderada dos preçosdos bens pesquisados. O índices mais empregados pelo engenheiros químicos emsuas análises são:

- Índice de Custos de Unidade de Processo da Chemical Engineering Magazin (The ChemicalEngineering Plant Cost Index): CE. É publicado mensalmente pela revista Chemical Engineering, naseção de Índices Econômicos. Teve início em 1957, com CE = 100. Vatavuk (VATAVUK, 2002) produziuuma descrição completa deste índice.

- Índice Marshall & Swift (The Marshall & Swift Equipment Cost Index): MS. É publicado mensalmentepela Chemical Engineering, na seção de Índices Econômicos. Iniciou em 1926, com MS = 100. Umadescrição completa deste índice pode ser encontrada na Chemical Engineering, v. 92, n. 9, 1985.

- Índice de Nelson - Farrar para construção de refinarias (The Nelson - Farrar RefineryConstruction Cost): NF. É publicado mensalmente pela revista Oil & Gas Journal, com início em 1946,com NF = 100. A descrição completa pode ser encontrada na Oil & Gas Journal, v. 83, n. 52, 1985.

Os índices CE e MS consideram os equipamentos de unidades deprocessamento de todas as áreas, levando em conta as variações de custo da mãoe obra, materiais e fabricação dos equipamentos, assim como transporte einstalação. Oferecem ainda a evolução de preços para algumas classes particularesde equipamentos de largo uso, como trocadores de calor, bombas, etc. Já o índiceNF reporta-se exclusivamente a equipamentos e custos da indústria do petróleo. ATabela 2 abaixo coleciona alguns valores para estes índices.

Tabela 2. Valores médios anualizados de alguns Índices de Custos

Ano CE MS NFCE=100/1957 MS=100/1926 NF=100/1946

1980 261 675 8231981 297 745 9041982 314 774 9771983 317 786 1.0261984 323 806 1.0611985 325 813 1.0741986 318 817 1.0901987 324 830 1.1221988 343 870 1.1651989 355 914 1.196

1990 358 935 1.2261991 361 952 1.2531992 358 960 1.2771993 359 975 1.3111994 368 1.000 1.3501995 381 1.037 1.3921996 382 1.051 1.4191997 387 1.068 1.4491998 390 1.075 1.4781999 391 1.083 1.497

2000 394 1.110 1.5432001 394 1.109 1.5802002 396 1.121 1.6422003 402 1.143 1.7102004 444 1.202 1.8342005 468 1.295 1.9192006 500 1.365 2.0082007 525 1.3732008 575 1.4502009 522 1.4682010 551 1.457

Na sequência serão apresentados os métodos mais empregados pelaengenharia para a avaliação de custos.

a) Ordem de Grandeza - Dados Históricos.

Um método para estiva rápida de qual será o capital a ser investido nainstalação de uma nova unidade, de um processo já bem conhecido e com unidadesjá em operação, foi proposto por Hill (HILL, 1956). Hill correlacionou dados deprodução e capital investido para plantas de um mesmo processo em operação,obtendo uma função muito simples que permite uma estimativa com erros na faixade 35%:

n

1

2

1

2

S

S

C

C

(2)

C1 e S1 são respectivamente o capital investido e a produção para uma dada plantajá instalada, enquanto S2 e C2 são a produção da nova unidade e o capital a seralocado para sua instalação. O expoente n varia entre 0,4 e 0,9, com um valormédio muito próximo de n=0,6. O método é empregado para uma rápidavisualização das diferenças no capital a ser investido quando comparam-se váriasrotas para um dado produto. As informações sobre o capital investido e produçãode plantas industriais já em operação são regularmente publicadas pela revistaHydrocarbon Processing, e a Tabela 3 coleciona alguns valores ali obtidos. Parasimplificar o uso da Tabela 3, a eq. 1 foi reescrita na forma:

n22 S.aC (3)

Tabela 3. Capital Total a ser investido para plantas novas,

a partir de valores conhecidos para o mesmo processo, em plantas já instaladas.

(C2 em US$ milhões, para CE = 556,2 - valor de outubro de 2010)

Processo Patente Produção em: Smin Smax a nABS resina (p/borracha),

polimerização por emulsão --- ton/ano 22.700 130.000 0,359 0,6acetato de Vinila,

processo Cativa Integrado BP ton/ano 140.000 360.000 0,225 0,6Acetato de Vinila, processo

Celanese VAntage Celanese ton/ano 140.000 360.000 0,1969 0,6Ácido Acético, processo Cativa BP ton/ano 226.500 906.000 0,103 0,6Ácido Acético, por carbonilação

de metanol Celanese ton/ano 226.500 906.000 0,082 0,6Ácido Adípico a partir de fenol --- ton/ano 135.000 450.000 0,105 0,6Ácido Isoftálico, processo por

oxidação de m-Xileno --- ton/ano 70.000 140.000 0,2936 0,6Ácido Metacrílico, p/ oxidação de

isobutileno --- ton/ano 30.000 70.000 0,2278 0,6Ácido tereftálico purificado EniChem/Technimont ton/ano 160.000 320.000 0,3139 0,6

Acroleina por oxidação depropileno, com catalisador Bi/Mo --- ton/ano 13.500 68.000 0,202 0,6

Alfaolefinas (faixa completa) Chevron Phillips ton/ano 180.000 550.000 0,155 0,6Alfaolefinas (faixa completa) Shell ton/ano 180.000 450.000 0,217 0,6Alfaolefinas lineares Chevron ton/ano 140.000 320.000 0,1539 0,6Alfaolefinas lineares p/ Linear-1 UOP ton/ano 200.000 300.000 0,122 0.6Alquilbenzeno linear p/PACOL/DeFine UOP ton/ano 45.000 110.000 0,145 0,6Alquilçao de C4 - processo H2SO4 Stratco/DuPont bpd 4.000 20.000 0,160 0,6Alquilação de C4 - processo HF UOP bpd 5.000 12.000 0,153 0,6Anidrido Ftálico, p/ oxidação catalit. --- ton/ano 45.000 90.000 0,2133 0,6Anidrido Maleico, p/ leito fluidizado --- ton/ano 30.000 70.000 0,2356 0,6Benzeno, extração por Sulfolane UOP/Shell m3/ano 190.000 750.000 0,0646 0, 6Benzeno, p/ hidroalquilçao de tolueno --- m3/ano 190.000 750.000 0,0581 0,6Benzeno, processo Bensat UOP bpd 8.000 15.000 0,0275 0,6Biodiesel processo FAME) --- ton/ano 45.000 226.000 0,0813 0,6

Processo Patente Produção em: Smin Smax a nbis-HET, p/ Eastman Glycolysis Eastman ton/ano 22.650 130.000 0,0178 0,6BTX Aromaticos, processo Cyclar BP/UOP ton/ano 200.000 800.000 0,044 0,6BTX Aromaticos, proc. CCR Platfor. UOP ton/ano 200.000 800.000 0,015 0,6Butadieno por destilação extrativa UOP/BASF ton/ano 45.000 220.000 0,163 0,6Butadieno por destilação extrativa

com Oxo-D plus Texas Petrochem. ton/ano 45.000 220.000 0,335 0,6n-Butanol, p/ C4s BASF ton/ano 70.000 140.000 0,2439 0,6Buteno-1 por dimerização de

-butol etileno Axens ton/ano 5.000 30.000 0,0251 0,6Buteno-1 pelo processo BP BP ton/ano 20.000 80.000 0,169 0,6Caprolactana a partir de tolueno SNIA BPD ton/ano 40.000 120.000 0,321 0,6Cloreto de Alila p/cloração de propileno --- ton/ano 36.500 113.000 0,225 0,6Coque pelo processo Flexicoking ExxonMobil bpd 15.00 40.000 0,343 0,6Coque pelo processo de retardo Foster Wheeler/UOP bpd 15.000 60.000 0,109 0,68Cumene pelo processo Q-Max UOP ton/ano 150.000 450.000 0,0120 0,6Ciclohexano pela hidrogenação de

benzeno em fase líquida Axens ton/ano 100.000 300.000 0,0061 0,6Dimetil tereftalato, p/ metanolise --- ton/ano 14.000 36.000 0,1532 0,6Dimetil tereftalato, p/ oxidação Huels ton/ano 140.000 360.000 0,2224 0,6Etanol, p/ hidratação de etileno --- m3/ano 115.000 350.000 0,080 0,6Etanol, a partir de milho --- ton/ano 100.000 300.000 0,0865 0,6Etilbenzeno, processo EBOne Lummus/UOP ton/ano 300.000 700.000 0,0085 0,6Etileno, p/ pirolise de etano --- ton/ano 220.000 900.000 0,2836 0,6Etileno, p/ UOP Hydro MTO UOP/Norsk ton/ano 220.000 900.000 0,2557 0,6Etilen, p pirólise de nafta leve --- ton/ano 450.000 900.000 0,4861 0,6Etileno, p/ pirólise de gasóleo --- ton/ano 450.000 900.000 0,5070 0,6Etilenoglicol, p/ hidrólise de EO Shell ton/ano 220.000 450,000 0,1716 0,6Estireno, processo SMART Lummus/UOP ton/ano 300.000 700.000 0,0355 0,6Fenol, de cumeno (cat.: zeolita) UOP/Lummus ton/ano 90.000 270.000 0,1834 0,6Fischer Tropsch ExxonMobil ton/ano 200.000 700.000 0,476 0,6Glicerina refinada, p/destila. + adsoção --- ton/ano 13.000 26.000 0,0852 0,6Glucose (solução a 40%) a partir

de amido de milho --- ton/ano 130.000 360.000 0,0982 0,6Hidrogênio p/ reforma de metano Foster Wheeler m3/dia 280.000 1.400.000 5,6.10-4 0,8Isopreno p/ carbonil. de isobutileno IFP ton/ano 25.000 90.000 0,2969 0,6Isopreno p/dimerização de propileleno --- ton/ano 25.000 90.000 0,1931 0,6Methanol, p/ reforma com vapor

e síntese Davy Tech. ton/dia 3.000 7.000 2,775 0,6Monóxido de Carbono pela reforma

de metano com vapor --- m3/ano 56.106 170.106 1,35.10-4 0,6Pentaeritritol, p/ condensação --- ton/ano 18.000 40.000 0,1842 0,6PET resina (chips) c/ co-monomero

processo NG3 DuPont ton/ano 70.000 140.000 0,1408 0,6Policarbonato p/polimerização interfacial --- ton/ano 30.000 70.000 0,6125 0,6Polietileno de alta densidade,

processo BP em fase gás BP Amoco ton/ano 130.000 320.000 0,1072 0,6Polietileno de alta densidade,

processo Phillips por leito de lama Phillips ton/ano 130.000 320.000 0,0998 0,6Polietileno de alta densidade

processo Zeigler por leito de lama Zeigler ton/ano 130.000 320.000 0,1329 0,6Polietileno expansível, p/ suspensão --- ton/ano 22.500 50.000 0,1027 0,6Polietilen0 tereftalato, (melt phase) --- ton/ano 30.000 90.000 0,1596 0,6Poliestireno por polimerização

em reator de fluxo pistonado --- ton/ano 30.000 90.000 0,0255 0,6Poliestireno de alto impacto

polimerização por campanha Dow ton/ano 32.000 72.000 0,0879 0,6Polipropileno, processo INNOVENE BP ton/ano 135.000 400.000 0,102 0,6Polipropileno, processo Unipol Dow ton/ano 135.000 400.000 0,1078 0,6Polipropileno, processo SPHERIPOL Basell ton/ano 135.000 400.000 0,108 0,6Polipropileno, processo BORSTAR Borealis ton/ano 135.000 400.000 0,119 0,6Propileno, processo Oleflex UOP ton/ano 150.000 350.000 0,0943 0,6Propileno, por metatese --- ton/ano 220.000 450.000 0,0562 0,6Reforma catalítica por CCR Pt UOP bpd 15.000 60.000 0,179 0,6Sorbitol (70%) p/hidrogenação cont. --- ton/ano 22.000 55.000 0,1316 0,6m-Xyleno, p/ MX Sorbex UOP ton/ano 70.000 140.000 0,1281 0,6p-Xyleno, p/ Isomar - Parex UOP ton/ano 300.000 700.000 0,0230 0,6p-Xyleno processo Tatoray UOP bpd 12.000 20.000 0,0690 0,6

Fonte: Hidrocarbon Processing, 2003, 2004a e 2004b. Para processos sem referência de detentor dapatente: Nexant, obtido de www.Nexant.com/products, em outubro de 2010.

Exemplo 2. Estimar o capital necessário para a instalação de uma unidade paraproduzir 150.000 kg/dia de anidrido ftálico, por oxidação catalítica.

Solução: A produção de 150 ton/dia de anidrido ftálico, em 330 dias/ano deoperação contínua, corresponde a um total de 49.500 ton/ano. Da Tabela 2,obtemos os valores: n = 0,6 e a = 0,2133. Aplicando os valores na eq. 2, resulta:

C2 = aSn = 0,2133.(49500)0,6 = US$140 milhões.

b) Método do Fator Global de Lang.

A análise do desenvolvimento de 14 novos projetos, e os respectivos custosenvolvidos, desenvolvida por Lang ( LANG, 1947a, 1947b, 1948) e muito bemsistematizada no excelente texto de Peter e Timmerhaus (1991), resultou emfatores multiplicativos FL, que ao multiplicarem o valor total dos equipamentos degrande porte, que constituirão uma unidade industrial, resultam em uma avaliaçãodo capital total investido CTI. A precisão do método pode oferecer erros de até

%35 . A precisão aumenta na proporção em que o a especificação dos

equipamentos avança e com os equipamentos já dimensionados obtém-se osmenores erros. Os preços devem já considerar o frete para o transporte dosmesmos.

Os fatores de Lang não consideram tanques de armazenamento, carga inicialde catalisador, royalties e o investimento para a partida da unidade. A Tabela 4mostra os fatores de Lang detalhados por Peter, Timmerhaus e West (2003).

% do Custo Total dos Equipamentos(entregues na planta)

Planta p/ ProcessarSólidos

Planta p/ ProcessarSólidos e Fluidos

Planta p/ ProcessarFluidos

Custo dos equipamentos de processo

Especificação do Dispendio

100 100 100

Instalação 45 39 47

Instrumentação e Controle 18 26 36

Tubulação e Válvulas 16 31 68

Eletricidade

Construções, incluindo prédios de serviços 25 29 18

10 10 11

Pátio, ruas e estacionamento

Instalações de serviços

15

40

12

55

10

70

Total de Custos Diretos 269 302 360

Engenharia e Supervisão

Construção e Consultoria

33

39

32

34

33

41

Total de Custos Diretos e Indiretos 341 368 434

Custas de Contratos e despezas legais

Contingência

21

35

23

37

26

44

Capital Fixo Inicial 397 428 504

Fator de Lang p/ Capital Fixo Inicial F = 3,97CFI F = 4,28CFI F = 5,04CFI

Capital de Giro 70 75 89

Capital Total Investido

Fator de Lang p/ Capital Total Investido

467

F = 4,67CTI

503

F = 5,03CTI

593

F = 5,93CTI

Tabela 4. Detalhamento dos fatores de Lang, por Peter, Timmerhaus e West (2003).( Considerou-se o frete de entrega como 1,05.(Custo F.O.B))

No emprego dos fatores colecionados na Tabela 4, pode interessar aoengenheiro desenvolver uma análise mais completa, considerando com maisdetalhes os custos previstos para a planta que está sendo projetada. Na falta dedados mais precisos, as avaliações sugeridas por Seider et al. e Guthrie (1974),fruto da análise de projetos já implantados, podem ser de grande utilidade.Considere:

- Aquisição de terreno: 2% do capital total depreciável (CTD).- Desenvolvimento e preparação da área, considerando terraplanagem,construção de ruas, cercas muros, galerias de águas pluviais, etc.: 10 a 20% docusto total do módulo (CTM) para plantas novas, e 2 a 4% do custo do módulo paraunidades anexas ia serem instaladas em plantas já desenvolvidas.- Royalties: são valores médios de mercado: 2% do capital total depreciável (CTD)no ato do contrato, com adicional de 3% do valor das vendas ao longo da operaçãoda planta. Este último valor somente é considerado no custo de operação daunidade.- Partida da unidade:pode-se considerar como valor típico 10% do capital totaldepreciável (CTD). Para unidades que são réplicas de plantas já instaladas, em umprocesso bem conhecido, raramente ultrapassa 2% do CTD, enquanto paraprocessos novos pode chegar a 30% do CTD.- Contingência: os valores previstos para correção do projeto durante suaimplantação, como é obvio, varia com o conhecimento que tem do processo emquestão. Em projetos de unidades em se dispõe de dados confiáveis sobre oprocesso, considera-se com alguma folga 18% do capital total depreciável CTD,onde, desse total, 15% representam capital de reserva e 3% seriam para taxas derecontrato de serviços. No entanto, há de considerar que podem ocorrer grandesvariações em torno desse valor: o engenheiro projetista deve sempre avaliar oquanto realmente se conhece não apenas do processo, mas também sobre o localonde a unidade será instalada, verificando qual o nível de detalhamento que se temdos serviços e facilidades ali alocados, e qual o nível de detalhamento a que serápossível atingir no próprio projeto em desenvolvimento. Em situações em que onível de detalhamento poderá não atingir níveis altos de segurança, é comumadotarem-se valores da ordem de 40% do CTD, e em casos extremos, paraunidades instaladas a partir de projetos com um baixo índice de detalhamento, porfalta de dados concretos de processo, atinge na prática 100% do CTD.- Utilidades: o capital investido para a instalação das utilidades deve considerar aprodução e distribuição de vapor, água de processo, resfriamento de água, unidadede frio e co-geração de eletricidade, onde o vapor gerado para a planta já consideraseu emprego para gerar eletricidade na própria planta. Observar que a aquisição deenergia elétrica de concessionárias não é aqui considerada como utilidade. A Tabela5 indica valores típicos para a avaliação do custo dessas instalações, calculadossegundo a função:

C = aSn

onde a e n são constantes e S mede a produção da utilidade considerada.

Utilidade Unidade de S Faixa Capital Investido (US$)

Vapor kg/h 5.000 - 400.000 C = 1.952SEletricidade (Co-geração) MW 0,5 - 1.000 C = 2.914.100SResfriamento de água m /h 150 - 50.000 C = 3.070SÁgua de Processo m /h 1 - 2.500 C = 6.980SRefrigeração (carga térmica) kW 10 - 3.500 C = 4.680S

Tabela 5. Etimativa de capital investido para utilidades (CE=560,4) (Guthrie, 1974).

3

3

0,81

0,83

0,68

0,96

0,77

Exemplo 2. A figura 2 mostra o Fluxograma de Processo para uma unidade quedeverá produzir 64.000 ton/ano de acrilonitrila, segundo o processo SOHIO(detentora da patente: British Petroleum - BP), segundo o projeto desenvolvido porSugita et al.(2009). O dimensionamento e custo F.O.B. dos equipamentos,segundo os autores do projeto (CE= 556,2 - dezembro 2010), resultaram nosseguintes custos de aquisição (F.O.B. - posto fornecedor):

Reator: tipo feixe tubular, com os tubos recheados com catalisador, resfriado no casco por umacorrente de sais fundidos.

- Tubos: 1", BWG 14, comprimento: 9m, número de tubos: 7.925, matrial: AISI 316- Casco: diâmetro: 3m, material: AISI 304.- Custo, incluindo sistema de resfriamento e catalisador: US$ 862.000,00

Forno F-01: Carga térmica:5,865 kJ/h, para tubos em AISI 316, US$ 2.237.800,00Absorvedora T-1: diâmetro: 1,1m, altura: 8m, recheio intalox polipropileno US$ 161.300,00Destiladora T-2: diâmetro: 1,2m, 18 pratos perfurados, em AISI 316, US$ 125.220,00Destiladora T-3: diâmetro: 1,6m, 24 pratos perfurados, em AISI 304, US$ 139.520,00Trocadores de Calor: TC-01: área de troca: 1.600 m2, em AISI 316, US$ 590.000,00

TC-02: área de troca: 416 m2, em AISI 304, US$ 86.250,00TC-03: área de troca: 69 m2, termosifão em AISI 304, US$ 61.350,00TC-04: área de troca: 17 m2, condensador em AISI 304, US$ 22.650,00TC-05: área de troca: 90 m2, condensador em AISI 304, US$ 51.600,00TC-06: área de troca: 84 m2, ketlle em AISI 304, US$ 82.120,00

Compressores: 04 compressores centrífugos, potência 2.400 hp cada, US$ 4.410.000,00Vasos: V-01: horizontal, diâmetro: 2,6m, L: 5m, em AISI 316, US$ 23.540,00

V-02: horizontal, diâmetro: 0,6m, L: 1m, em AISI 316, US$ 2.900,00V-03: horizontal, diâmetro: 1,6m, L: 5m, em AISI 304, US$ 13.700,00V-04: vertical, diâmetro: 1,0m, L: 3,2m, em AISI 304, US$ 7.940,00

a) Determinar o capital fixo investido na construção da unidade de processamento(ISBL) e o capital total depreciável, considerando o capital de giro, empregando osfatores de Lang.

Solução:A soma dos custos de aquisição dos principais equipamentos quecomporão a unidade, conforme a relação acima, considerando 5% do valor totalpara o transporte, resulta em:- Custo dos equipamentos de processo: R$ 8.877.890,00 x 1,05 = R$ 9.321.785,00Empregando o fator de Lang para uma planta que processará apenas fluidos, ocapital total depreciável será:

R$ 9.321.785,00 x 5,04 = R$ 46.981.794,00

b) Determinar o capital total a ser investido.

Solução: empregando o fator de Lang = 5,93, obtém-se um capital total a serinvestido no empreendimento de:

R$ 9.321.785,00 x 5,93 = R$ 55.278.182,00

Observar que o método de Lang não considera o custo da carga inicial decatalisadores, royalties, a partida da unidade e o custo de tanques dearmazenamento. No entanto, estes valores podem ser acrescidos ao valorescalculados, de modo a gerar um total corrigido.

c) Considerando o capital total depreciável, estimar o capital total investido levandoem conta as despesas com aquisição do terreno, royalties e partida da unidade.

Solução: adotando-se para o custo do terreno 2% do capital total depreciável,assim como a taxa inicial de licença dos royalties, e 10% para a partida da unidade,o capital total investido será de:

R$ 55.278.182,00 + R$ 46.981.794,00 x 0,14 = R$ 61.855.633,00

Reato

rR

-1

F-1

Fo

rno

T-1Absorvedora

vaso

V-3

T-3Destiladora

águ

a

va

por

NH

3

C3H

8

água

TC

-1

TC

-2

TC

-06TC

-05

Bo

mb

aB

-04

Bo

mb

aB

-03

25

25

208

60

440

46

0

13

06

01

05

68

80

40

1

2

4

5

8

8

14

13

12

6

6

5,5

4,5

4

3,3

AC

NT

EC

H

Un

ida

de

:A

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lon

itri

la

Flu

xo

gra

ma

de

Pro

ce

ss

o

5

com

bu

stí

vel

va

por

FC

TC

TC

LC

TC

co

mp

res

so

res

CP

01

A/B

/C/D

ar

3

6

Sa

lfu

ndid

o

Ta

mb

or

de

Se

pa

ração

V-01

PC

LC

Bo

mb

aB

-01

3,5

7

6

9

PC

UR

S

TC

-03

vapor

vaso

V-2

água

TC

-04

Bo

mb

aB

-02

70

10

11

LC

UR

G

T-2Destiladora

LC

3,2

3,1

TC

1,4

1,2

FC

LC

TC

LC

UR

A

UR

S

tancágem

Meta

nol

Vaso

V-4

LC

FC

UR

S

22

0

Bo

mb

aB

-05

Fig

ura

2.

Flu

xogra

ma

de

Pro

cesso

para

um

aunid

ade

de

pru

dução

de

Acrilo

nitrila

(Sugita

et

al.

(2009))

.

c) Estimativa pelo Método do Fator Individual de Guthrie.

Este método foi originalmente desenvolvido por Hand (HAND, 1958) eposteriormente tornado muito mais completo por Guthrie em 1969. Guthrieanalisou todos os itens de dispêndio para a instalação de cada tipo de equipamento,empregando os dados resultantes da análise de 42 projetos na área da indústriaquímica e do petróleo.

No método, Guthrie agrupa os custos em seis itens, cinco diretos e umindireto:

- Processamento químico- Manuseio de sólidos- Desenvolvimento da área- Prédios industriais- Utilidades- Custos indiretos de Projeto.

Quando desenvolvidos, estes custos resultam em um fator global quepermite não apenas a avaliação do custo total de um dado equipamento jáinstalado na unidade de produção, mas também uma planilha detalhada de comoestes custos se distribuem nas várias atividades desenvolvidas para sua instalaçãocompleta. Guthrie estabelece para cada equipamento o dispêndio com tubulação eacessórios, concreto e ferro para as bases e estruturas de suporte, instrumentos econtroladores, cabos e materiais elétricos incluindo iluminação, isolamento epintura, além da mão de obra envolvida em todas as etapas da instalação, desde aalocação do item na base até a pintura. A soma do custo dos materiais envolvidosna instalação com a mão de obra resulta em um fator denominado Materiais eTrabalho - ML. Os Custos Indiretos contabilizam o frete de transporte doequipamento até o local de instalação, associado ao seguro e eventuais taxas, e asdespesas com construção, onde estão somados os custos de construçõestemporárias, ruas, espaços para trabalho e estacionamento de máquinas, aluguelde guindastes e gruas, além dos salários de supervisão de construção e encargossociais e seguros dos empregados na operação de construção. As despesas comEngenharia somam os salários de engenheiros envolvidos no projeto, desenhistas etodo o pessoal envolvido no desenvolvimento do projeto. A Tabela 6 exemplifica asplanilhas desenvolvidas por Guthrie, mostrando os fatores de instalação paratrocadores de calor, fornos, vasos de pressão e compressores.

É interessante observar, na metodologia desenvolvida por Guthrie, o papeldesempenhado nos custos de instalação pelos diversos materiais empregados naconstrução dos equipamentos e a classe de pressão para a qual foram projetados.Guthrie considera que os materiais e trabalho diretamente envolvidos na instalaçãode um dado equipamento não variam com o tipo de material de que o equipamentoé feito: uma destiladora usará concreto, estruturas de aço, cabos elétricos e mãode obra com um mesmo dispêndio, se constituída por aço AISI 304 ou por açocarbono. No entanto, os tubos e válvulas usadas para conectá-la com o restante daplanta terá um custo diferenciado, porque o material desses tubos e acessóriosdeverá ser compatível com o material da destiladora, em função dos fluidos queconduzirão. Assim, Guthrie especifica os fatores de instalação para osequipamentos construídos a partir de uma material simples, como aço carbono, eestabelece fatores específicos que permitem traduzir esse custo para outrosdiferentes materiais, mas que tornam-se específicos para cada tipo deequipamento, em função das interligações que em média apresentam com orestante da planta. Com relação às classes de pressão, considera que um vasoconstruído para suportar uma pressão de 2 bar demandará uma estrutura desuporte menos dispendiosa e menor volume de trabalho de instalação que um vasopara 40 bar: os fatores que corrigem a pressão tornam-se assim específicostambém.

Custo FOB do Equipamento, E

TubulaçãoConcretoAçoIntrumentosEletricidadeIsolamentoPintura

Custo dos Materiais, M

Custo Equipamento + Materiais

Instalação dos materiaisInstalçao do equipamento

Mão de Obra Direta, L

Custos Diretos M + L

Transporte (frete, seguro)Custos Indiretos

Custo do Módulo

Fator de materiais E+MFator de custos diretos, M+LFator de custos indiretos

Fator do Módulo

Equipamento TC F FH VP-H VP-V Comp

100 100 100 100 100 100

45,65,13,1

10,22,04,90,5

18,510,3

---4,12,1------

15,510,3

---5,12,1------

41,16,2---6,25,25,2---

60,010,08,0

11,55,08,01,3

20,612,3

---8,2

15,42,60,5

103,864,5 59,635,0 33,071,4

171,4 135,0 133,0 164,5 203,8 159,6

49,811,661,4

221,0

8,081,8

310,8

1,592,210,37

3,11

84,015,299,2

52,59,3

61,5

226,0 303,0

8,083,6

8,0112,0

423,0317,6

3,18 4,23

2,043,030,37

1,642,260,37

3,29

329,1

55,47,6

63,0

234,4

8,066,7

1,712,340,37

30,5---

30,5

29,9---

29,9

165,5 162,9

---61,2

---60,3

1,351,650,37

1,331,630,37

226,7 223,2

2,27 2,23

Tabela 6. Fatores de Instalação desenvolvidos por Guthrie, para equipamentosem aço carbono e para pressões de até 10 bar.

(Fonte: GUTHRIE, 1969). TC: trocadores de calor de feixe tubular; F: fornos deprocesso; FH:aquecedores a fogo direto; VP-H: vasos de pressão com instalaçãohorizontal; VP-V: vasos de pressão con instação vertical; Comp: compressores

O uso do método fica simples seguindo-se a equação 4 abaixo:

CTI = 1,18(CTM + Cárea + Cintalações + Cutilidades) + Cgiro + Cpartida + Cterreno (4)

Na eq. 4, CTI é o capital total investido e CTM é o custo instalado de todos osmódulos que compõe a planta.

Cárea é o dispêndio na preparação da área e, como já discutidoanteriormente, pode ser assumido como 10-20% do CTM para uma planta nova, ouentão 4-6% do CTM para unidades anexas a áreas já desenvolvidas (SEIDER et al.,1999). Cinstalações compreendem construções e prédios tanto da área de processocomo fora dela. Para unidades instaladas no interior de prédios, o custo dasinstalações na área de processo pode ser estimado como 10% do CTM, enquanto asconstruções fora dela podem chegar a 20% do CTM. Se a unidade é anexa a umaárea já consolidada, as instalações fora da área de processo podem ser estimadascomo 5% do CTM.

A parcela Cutilidades deve considerar o capital total previsto para a aquisição einstalação de todas as unidades que comporão as utilidades, e para isso ascorrelações colecionadas na Tabela 5 poderão ser empregadas, somando-se a áreade tancágem, recebimento e embarque de materiais, além do tratamento deefluentes. Segundo Seider (1999), a estes valores é conveniente somar-se 5% doCTM para cobrir custos de serviços não previsíveis enquanto o projeto não secompleta. O fator 1,18 que aparece na eq. 4 considera a reserva de contingência(15%) e despesas de contrato (3%).

Na aplicação do método, após a estimativa do custo de aquisição de umdado equipamento (Cfob), calcula-se o custo total para este módulo já instaladocomo:

MódulofobM F.CC (5)

A Tabela 7 mostra os fatores de instalação para outros equipamentos,diversos daqueles mostrados na Tabela 6.

AgitadoresBombas centrífugasCaldeiras (até 20 bar)CentrífugasCiclonesCristalizadoresEjetoresEvaporadoresFiltros de mangaFiltros de processoMoinhosPeneirasResfriador com ar direto, aletadoSecadoresTrocador de calor de duplo tubo

Equipamento FM

2,623,482,502,602,692,752,122,902,702,722,682,322,542,741,80

Tabela 7. Fatores de Módulo para equipamentosconstruidos em materiais comuns e pressões até10 bar (GUTHRIE, 1969).

Exemplo 3. Considerando os dados do Exemplo 2, para a unidade de produção deacrilonitrila, determinar o custo total da unidade de produção, empregando osfatores de Guthrie.

Solução: Considerando os preços dos equipamentos já calculados, aplicando-se osfatores de módulo obtém-se:- Trocadores de calor TC-01 a TC-06, incluindo o reator:

US$ 1.755.970,00 x 3,29 = US$ 5.777.141,00- Compressores: US$ 4.410.000,00 x 3,11 = US$ 13.715.100,00- Vasos de pressão verticais: T1, T2, T3 e V-04:

US$ 433.980,00 x 4,23 = US$ 1.835.735,00- Vasos de pressão horizontais: US$ 40.140,00 x 3,18 = US$ 127.645,00

Total do Módulo (CE=556,2): US$ 21.455.621,00

Exemplo 4. O consumo de água e vapor na unidade produtora de acrilonitrila,descrita no Exemplo 2, foi estimada como:

- Vapor de baixa pressão (gerado a 10 bar manométrica.) = 5.700 kg/h- Água de resfriamento: 1.090 m3/h

Determinar o capital a ser investido na implantação da área de utilidades.

Solução: Empregando os valores dados na Tabela 5, obtém-se (CE = 560,4):

- Geração e distribuição de vapor: C = 1.952.S0,81

C = 1.952x5.7000,81 = US$ 2.151.485,00

- Resfriamento de água: C = 3.070.S0,68

C = 3.070x1.0900,68 = US$ 356.934,00

- Custo da área de utilidades (CE 560,4) = US$ 2.508.420,00.

Exemplo 5. A planta que produzirá acrilonitrila, descrita no Exemplo 2, necessitaráde uma área de tancágem constituída por:

- 04 tanques (TQ-01 a TQ-04) cilíndricos, com teto cônico fixo, em açocarbono, para metanol, com volume de 550 m3 cada.

- 04 tanques (TQ-05 a TQ-08) cilíndricos, com teto cônico fixo, em açocarbono, para metanol, com volume de 370 m3 cada.

- 01 esfera (ES-01) para propano liquefeito, em aço carbono, para pressãode operação de 15 bar, com volume 3.300 m3.

- 01 esfera (ES-02) para amônia liquefeita, em aço AISI 304, para pressãode operação de 20 bar, com volume de 1.400 m3.

a) Determinar o capital a ser investido na área de tancágem.b) Estimar o Capital Total Depreciável (CTD) da planta.

Solução.a) Os custos dos tanques e esferas podem ser determinados a partir dascorrelações AP. 13 e AP. 14 do Apêndice:

Para os tanques de armazenamento cilíndricos verticais: C (US$) = 5.100.V0,51,para V em m3, custo dos tanques instalados e testados:

- TQ-01 a TQ-04: C = 4x5.100x5500,51 = US$ 509.583,00

- TQ-05 a TQ-08: C = 4x5.100x3700,51 = US$ 416.306,00

Para as esferas, instaladas e testadas: C (US$) = 854.V.FP.FM

- ES-01: FP = 0,196x150,58 = 0,942, FM = 1,0 para aço carbono:

C (US$) = 854.V.FP.FM = 854x3.300x0,942x1 = US$ 2.654.744,00

- ES-02: FP = 0,196x200,58 = 1,113, FM = 1,7 para aço AISI 304:

C (US$) = 854.V.FP.FM = 854x1.400x1,113x1,7 = US$ 2.262.195,00

Custo total da implantação da área de tancágem (CE560,4): US$ 5.842.828,00.

b) Cálculo do Capital Total Depreciável: pelo escrito na Tabela 1, é representadopela soma dos investimentos:

CTD = CTM + CUI + CC

Considerando os valores já calculados nos Exemplos 3 e 4, o total do Módulo é:

00,637.617.21$US2,556

4,560.00,621.455.21$USC TM (CE=560,4)

enquanto o Custo das Utilidades e Instalações, que compreende as Utilidades, áreade tancágem e instalações, além do desenvolvimento da área. Instalações, comovisto anteriormente, podem ser estimadas como uma fração de 10% do CTM,enquanto o desenvolvimento da área é estimado como de 4% a 6% do CTM paraunidades anexas a áreas já operacionais, e 20% do CTM para áreas novas:

CUI = US$ 2.508.420,00 + US$ 5.842.828,00 + 0,3 CTM

CUI = US$ 14.836.539,00

Os Custos Indiretos, que compreendem engenharia de projeto, etc., já estãoconsiderados diretamente no custo total do módulo, quando o método deestimativa é o de Guthrie. Já a reserva de contingência é tomada como 10% a18% do CTD, perfazendo um capital total depreciável de:

CTD = 1,18(21.617.637 + 14.836.539) = US$ 43.015.928,00

d) Manutenção e Mão de Obra.

A estimativa do número de operadores, pessoal administrativo, engenharia,etc., exige um mínimo conhecimento do nível de dificuldade que um equipamento,ou um conjunto de equipamentos, apresenta na operação regular, assim como dovolume de trabalho necessário para manter a administração do conjunto depessoas envolvidas na produção, contato para vendas, compras, contato externo,controle contábil, etc.

No conjunto de pessoas que trabalham por turno, observar a necessidade depessoal adicional para cobrir folga semanal férias e eventuais licenças. Para isso,computa-se sempre um turno a mais. Assim, havendo a necessidade de 10operadores em regime de 3 turnos diários, serão 30 operadores no totaltrabalhando diariamente. Na contratação considera-se um total de 4 turnos,compreendendo um total de 40 operadores, em revezamento nas folgas ecumprimento de férias regulamentares.

O salário pago ao empregado, por sua vez, corresponde apenas a uma partedas despesas que a folha salarial representa. Há um conjunto de taxas incidentessobre a folha salarial que aumenta significativa o dispêndio total. As taxas vigentesno Brasil são:

- Contribuição à Previdência Social: 20,0%- Fundo Garantia por Tempo de Serviço (FGTS): 8,0%- Salário-Educação: 2,5%- SENAC/SESC 1,5%- SEBRAE 0,6%- INCRA 0,2%- Risco de Acidente de Trabalho (RAT) 2,0%

Total: 35,8%

Deve-se considerar ainda abono de férias (1/3 do salário por ano) e o 130 Salário.Para um valor de referência de R$ 100,00, o abono de férias e 130 salário resultam,em valores distribuídos em 12 meses:

- Abono de férias: (100/12). 0,333 = 2,78%- 130 Salario: 100/12 = 8,34%

O dispêndio mínimo para a folha de pagamentos será, portanto:

Dispêndio mínimo = R$100,00 + R$35,80 + R$ 2,78 + R$8,34 = R$ 146,92

que resulta em um fator mínimo de 1,47.Há porém outras despesas que correspondem a salários indiretos:

alimentação, transporte, plano de saúde, vestuário, para citar os mais importantes.O fator resultante raramente fica abaixo de 1,8 e, para empresas com uma políticade emprego bem desenvolvida, pode chegar a 2,05.

Outro dispêndio importante é a manutenção da fábrica. Todos osequipamentos da fábrica deve ser mantidos em plenas condições operacionais e desegurança, e o total aplicado com manutenção pode eventualmente superar o gastocom pessoal de operação. Seider (SEIDER et al., 1999) sugere, como valores dereferência oriundos da prática industrial, para os gastos com materiais e peças dereposição:

- Processos que operam com sólidos: 5% do Capital Total Depreciável- Processos que operam com fluidos: 3,5% " "- Processos que operam com sólidos e fluidos: 4,5% " "

A estes valores somam-se: salários e benefícios do pessoal envolvido: igual valor, e25% do valor de referência para o salário de engenheiros e supervisores. Acresce-se ainda 5% como contingência. Para um Capital Total Depreciável de R$ 100,00,resulta:

- Processos que operam com sólidos: 11,5%

- Processos que operam com fluidos: 8,05%- processos que operam com sólidos e fluidos: 10,35%

Exemplo 7. Calcular o capital de giro necessário para operar a unidade para aprodução de 12.500 kg/h de acrilonitrila, a partir dos seguintes dados (SUGITA etal., 2009):

- Eletricidade:potência dos equipamentos a serem instaladosTorre de resfriamento de água: 40 kWBombas: 18 kWCompressores: 5.215 kWCusto: US$ 0,185/kWh

- Água de resfriamento: make-up de água na torre: 47 m3/hCusto: US$ 0,02

- Combustível: caldeira: 522 Nm3/h de gás naturalforno: 2.505 Nm3/hCusto: US$ 0,52/Nm3

- Mão de obra (salário por empregado):Por turno: Sala de controle: 2 operadores/ turno, 4 turnos: R$ 2100,00/mês

Operadores de campo: 02/turno, 4 turnos, R$ 1.200,00/mêsOperadores da área de utilidades: 01/turno, 4 turnos, R$ 1.200/mêsETE/ETA: 01/turno, 4 turnos, R$ 1.200,00/mêsPortaria: 02/turno, 4 turnos, R$ 800,00/mês

Horário comercial:Engenheiros: 02, R$ 6.200/mêsLaboratório: 02 técnicos, R$ 2.100,00/mês

01 Químico Analista: R$ 6.200/mêsRecepção: 02, R$ 1.000,00/mêsAdministrativos: 14, R$ 1.200,00/mêsFuncionários p/ serviços gerais: 12, R$ 800,00/mês

- Matéria Prima: consumo (kg/h) US$/kg - posto fábrica (www.icis.com-03/2011)Propano 15.440 0,12NH3 6.400 0,4Metanol 3.100 0,42

- Produção de acrilonitrila: 12.500 kg/h;

Solução: Considerando uma eficiência operacional na fábrica de 90%, adota-se330 dias de efetiva produção ao longo do ano, ou 27 dias/mês.

O dispêndio com a manutenção da unidade será assumido como 8,05% docapital total depreciável ao ano, ou:

Manutenção = US$ 43.015.928,00 x 0,0805 = US$ 3.462.782,00/ao anoPor Mês resulta: US$ 288.565,00

O custo do seguro da fábrica está entre 0,5% a 1,0% do total depreciável aoano. Considerando uma taxa de 0,6% ao ano:Seguro = 0,006 x US$ 43.015.928,00 = US$ 258.095,00/ano

= US$ 21.508,00 ao mês.

Mão de obra:- 08 operadores da sala de controle 8 x R$ 2.100,00 = R$ 16.800,00- 16 operadores de campo, Utilidades e ETE/ETA:16 x R$ 1.200,00 = R$ 19.200,00

- 20 empregados para portaria e serviços gerais: 20 x R$ 800,00 = R$ 16.000,00- 14 administrativos: 14 x R$ 1.200,00 = R$ 16.800,00- 02 técnicos de laboratório: 2 x R$ 2.100,00 = R$ 4.200,00- 02 engenheiros e 01 químico: 3 x R$ 6.200,00 = R$ 18.600,00

Total: R$ 91.600,00

Considerando um acréscimo de 102% para encargos e salários indiretos:

Folha de pagamento = R$ 2,02 x R$ 91.600,00 = R$ 185.032,00(para R$ 1,70 = US$ 1,0) = US$ 108.842,00

O balanço das despesas no mês (27 dias de operação) pode ser resumido como:

US$/mês- Matéria prima: Propano: 10.005.120 kg x 0,12 1.200.614,00

NH3: 1.075.200 kg x 0,4 430.080,00Metanol: 2.008.800 x 0,42 843.696,00

- Eletricidade: 5.273 kW x 648h x 0,185 633.132,00- Combustível: 1.961.496 Nm3 x 0,52 1.019.978,00- Água de resfriamento: 30.456 m3 x 0,02 609,00- Manutenção: 288.565,00- Seguro: 21.508,00- Mão de Obra 108.842,00

Despesas Mensais = US$ 4.547.024,00

Considerando-se uma folga de 10 dias para garantir pagamentos dos compradores,resulta um capital de giro, para 40 dias de operação, como:

Capital de Giro = US$ 6.062.698,00

3. Análise Econômica do Projeto.

Dois valores são empregados como ferramentas básicas para a análise dalucratividade de um dado investimento:

- Taxa de retorno de Investimento: é a taxa anual de retorno que o capitalinvestido poderá gerar, desde que todas as hipóteses e preços mantenham-se nosvalores adotados:

Lucro Líquido

Capital Total investidoTaxa de Retorno =

(6)

- Tempo de retorno do Capital: calcula o tempo que decorrerá para que o capitalinvestido no negócio retorne integralmente aos cofres do investidor, contando otempo a partir do início da operação comercial do projeto:

Lucro Líquido + Depreciação Anual

Capital Total investidoTempo de Retorno do Capital =

(7)

Observar que neste caso a depreciação é somada ao lucro: a depreciação mede oretorno do capital depreciável, e portanto, deve ser somado aos lucros obtidos.

- Lucro do Investimento: é uma medida de quanto a mais o investimentoresultará em lucro, acima daquilo que poder-se-ia ganhar aplicando o capital emum investimento seguro qualquer, considerando-se uma taxa mínima de juros.

Sendo CTI o capital total investido e imin a menor taxa de juros do mercado, o Lucrodo Investimento será:

Lucro do Investimento = Lucro Líquido - (imin.CTI) (8)

- Taxas Incidentes sobre Preço de Venda. Uma questão importante para aestimativa de lucratividade é a correta avaliação das taxas ue incidem sobre o peçode um dado produto no mercado. Na legislação fiscal brasileira há três taxasimportantes, incidentes sobre o faturamento da empresa:

- ICMS: imposto sobre circulação de mercadorias. É estadual e seu valorvaria de estado para estado e é embutido no preço do produto, ou calculado "pordentro". Por ex.: um dado produto tem valor de R$ 7.500,00 e o ICMS é de 25%.Neste caso o valor do produto corresponde a 75% do valor da venda, ou:

valor da venda = 7.500,00/0,75 = R$ 10.000,00- IPI: imposto sobre produtos industrializados. É federal e seu valor varia

conforme a classe ou o tipo de produto. No exemplo anterior, se a taxa do IPI forde 8%, o valor do imposto será de:

IPI = 0,08 x 10.000 = R$ 800,00e o valor final de face da nota fiscal a ser emitida será de R$ 10.800,00. Osimpostos a serem recolhidos serão

- ICMS = 0,25 x 10.000,00 = R$ 2.500,00- IPI = R$ 800,00

Nota importante: a metodologia do exemplo acima somente vale para produtoscomercializados entre empresas, e exclusivamente para uso na cadeia de produção(por exemplo: venda de solvente de tinta para uma fábrica de tintas). Se a vendafor para consumidor final, ou para agregar o bem ao patrimônio fixo de empresas,o IPI é incluído da base de cálculo do ICMS. O exemplo acima teria a taxaçãocalculada como:

- valor do produto: R$ 7.500,00- ICMS (25%) com IPI (8%) incluso: taxa final = 25x1,08 = 27%- valor de venda: R$ 7.500/0,73 = R$ 10.273,97- IPI: 0,08 x 10.273,97 = R$ 821,92- valor final da nota fiscal: R$ 11.095,89

- ICMS = 0,25 x 11.095, 89 = R$ 2.773,97- IPI = R$ 821,92

PIS/COFINS: é uma taxa incidente sobre o total do faturamento, incluído játodos os impostos: valor cumulativo: 9,25%. No exemplo acima, a venda efetuadadeverá recolher ainda 0,0925 x 11.095,89 = R$ 1.026,37 de PIS/COFINS.

Exemplo 8. Estimar a Taxa de Retorno do Capital, o Tempo de retorno e o Lucrodo Investimento para a planta que produzirá acrilonitrila, usando os valorescalculados nos exemplos anteriores.

Com os valores calculados, produza um gráfico mostrando o retorno docapital total investido ao longo do tempo, para uma depreciação linear realizada aolongo de 10 anos, e o fluxo de caixa cumulativo em função do tempo. Admitir que otempo total para implantação do projeto será de 1,5 anos, com uma taxa deinvestimento linear ao longo desse tempo.

A produção da fábrica será de 300.000 kg/dia de acrilonitrila, vendida a US$1,05/kg, já inclusos todos os impostos. O crédito de ICMS para a produçãoestabelecida será de US$ 4.306.000,00/ano.Sobre o preço de venda do produto incidirá: 17% de ICMS e 4% de IPI.

Solução: Do Exemplo 5 e 8 obtém-se:

- Capital total depreciável: US$ 43.015.928,00- Capital de giro: US$ 6.062.698,00

Considerando que o custo do terreno será de 2% do capital total depreciávele a partida seja concluída com 8% desse mesmo valor, obtém-se, para oinvestimento total, descrito pela eq. 4 como:

CTI = CTD + Cgiro + Cpartida + Cterreno

CTI = 1,1(US$ 43.015.928,00) + US$ 6.062.698,00 = US$ 53.380.219,00

Para o cálculo do lucro, faturamento bruto será de:

- Faturamento:Faturamento Bruto: US$ 1,05 x 300.000 x 330: US$ 103.950.000,00/ano

Crédito de ICMS: US$ 4.306.000,00Faturamento total : US$ 108.310.000,00/ano

- Despesas:- PIS/COFINS: 0,0925 x US$ 108.310.000,00 = US$ 10.018.675,00- ICMS: 0,17 x US$ 108.310.000,00 = US$ 18.412.700,00- IPI: 0,04 x US$ 108.310.000,00 = US$ 4.332.400,00- Comissão Gerência Administrativa: 2% do

faturamento: 0,02 x US$ 108.310.000,00 = US$ 2.166.200,00- Comissões de vendas: 1,5% do faturamento:

0,015 x US$ 108.310.000,00 = US$ 1.624.650,00- Depreciação em 10 anos, linear = US$ 4.301.592,00- Produção: US$ 4.547.024,00 x 12 = US$ 54.564.288,00

Despesas totais: US$ 95.420.505,00/ano

-Lucro Bruto: US$ 108.310.000,00 - US$ 95.420.505,00= US$ 12.889.495,00/ano

- Imposto de renda: 17% sobre o Lucro = 0,17 x US$ 12.889.495,00= US$ 2.191.214,15

- Lucro Líquido: US$ 12.889.495,00 - US$ 2.191.214,15 = US$ 10.698.280,85/ano

A taxa de retorno do capital investido será:

Taxa = 10.698.280,85/53.380.219,00 = 0,20 ou 20% ao ano

Considerando uma taxa mínima de 9% ao ano para o mercado de capitais, o lucrodo investimento será de:

Lucro do Investimento = 10.698.280,85 - 0,09x53.380.219,00= US$ 5.894.061,14

O tempo de retorno do capital investido será:

Tempo de retorno do capital = 53.380.219,00/(10.698.280,85 + 4.301.592,00)= 3,55 anos

No diagrama abaixo estão descritos: retorno do capital investido, considerando umadepreciação linear em 10 anos, e o fluxo cumulativo de caixa.

Tempo (ano)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11-1 0

0

-20

-40

20

40

60

80

100

US$Milhões

Capital deGiro

Início doProjeto

Taxa de Retorno

Terreno +Capital de Giro

Flux

ode

Caixa

Cumul

ativo

-60

120

Figura 3. Diagrama da taxa de retorno do capital depreciável e do fluxo decapital cumulativo, para a unidade de produção de acrilonitrila.

Exemplo 9. No Exemplo 8, considerando que o investimento inicial, quecompreenderá todo o capital fixo inicial será financiado por uma instituiçãofinanceira, porém sem o capital de giro e os dispêndios com a partida da unidade,que serão financiados com capital próprio:a) Determine qual será a dívida total para com o banco no início da operação dafábrica, considerando uma taxa de juros de 1,0% ao mês.b) Desejando-se saldar a dívida com o banco em 5 anos, determinar qual o valor aser pago a cada ano e como ficará o fluxo de caixa cumulativo, quando comparadocom aquele gerado com o investimento total com recursos próprios. Consideraruma taxa de juros bancários de 12% ao ano.

Solução. Recuperando os valores do Exemplo 8, o capital total a ser financiadoserá de US$ 43.869.246,00. Para um tempo de 18 meses de desembolso, o bancodeverá aportar US$ 2.437.180,00 ao mês, supondo que o empréstimo do bancoseguirá o comportamento de desembolso linear, já empregado no exemplo anterior(Figura 3).

a) A dívida para com o banco ao início das operações de produção podem sercalculada considerando o desembolso como um investimento do banco a uma taxade 1,0% ao mês. Sendo D a dívida total, A o aporte de capital a cada mês e n onúmero de meses, obtém-se:

- mês 01: US$ 2.437.180,00- mês 02: 2.437.180,00 + 1,01 x 2.437.180,00 = US$ 4.898.731,80- mês 03: 2.437.180,00 + 1,01 x 4.898.731,80 = US$ 7.335.911,80- mês 04: 2.437.180,00 + 1,01 x 7.335.911,80 = US$ 9.846.450,92

.....................................................................................

A somatória S de aporte A de capital com os juros capitalizados pode serrepresentada como:

S = A + A(1+i) + A(1+i)2 + .........+ A(1+i)n-1

ou ainda: S(1 + i) = A(1+i) + A(1+i)2 + .........+ A(1+i)n

Subtraindo a primeira relação da segunda:

1i1ASin (9)

Isolando a soma de aportes capitalizada com os juros:

1i1i

AS

n (10)

Aplicando a eq. 10, para n = 18 meses e taxa i = 0,01, a dívida total será:

48,670.804.47$US101,0101,0

180.437.2S

18

b) Sobre a dívida S incidirão os juros contratados. A dívida crescerá segundo asérie:

S(1+i) + S(1+i)(1+i) + S(1+i)(1+i)(1+i) + ...... = S(1+i)n (11)

Considerando agora o aporte A como a parcela a ser paga ao banco para saldar adívida e juros incidentes em n anos, à uma taxa i de juros, pode-se obter Aigualando a eq. 11 à eq. 10:

1)i1(

)i1.(iSA

n

n

(12)

A parcela de pagamento a cada ano, para que a dívida seja saldada em 5 anos,com uma taxa i = 0,12, será:

82,480.261.13$US1)12,01(

)12,01.(12,048,670.804.47A

5

5

Neste caso, o fluxo de caixa indicará um valor:Fluxo de caixa/ano = Lucro Liquido + Depreciação - Parcela de Pagamento

ou:Fluxo de caixa/ano = 10.698.280,85 + 4.301.592,00 - 13.261.480,82

= US$ 1.738.392,00/ano

O investimento inicial próprio será a soma do capital de giro com o dispêndioestimado para a partida:

Investimento Inicial = 6.062.698 + 0,08 x 43.015.928 = US$ 9.503.972,00

O tempo de retorno do capital direto seria, desconsiderando o fato de que em 5anos a dívida bancária estará saldada:

tempo de retorno: 9.503.972,00/1.738.392,00 = 5,46 anos

Porém, a partir de 5 anos, com a dívida bancária liquidada, o fluxo de caixaaumenta para US$ 14.999.872,00, que é o saldo positivo líquido das operações,compreendendo o lucro líquido somado com o retorno gerado pela depreciação,provocando uma alteração brusca na taxa de desempenho do caixa, como mostra aFigura 4, abaixo. Nela estão comparados os dois cenários: com e sem oempréstimo bancário.

Tempo (ano)1 2 3 4 5 6 7 8 9 11-1 0

0

-20

-40

20

40

60

80

100

US$Milhões

Capital deGiro + Partida

Início doProjeto Fl

uxo

deCai

xaCum

ulat

ivo

-60

10

valor dadívida

Dívida inicial

Capital próprio

Com financiamento bancário

Valor da dívida

120

Figura 4. Diagrama de fluxo de caixa cumulativo, para operaçãocom empréstimo bancário.

ApêndiceEstimativa do Preço de Equipamentos

Correlações e valores obtidos de: GUTHRIE (1974) e SEIDER et aL. (1999)Preço FOB: é o custo do equipamento Free On Board, que quer dizer "entregue abordo", ou embarcado para a viajem, porém sem responsabilidade quanto ao frete,seguro de transporte, etc.

Valores em US$, estimados para CE = 560,4 (dezembro de 2010).Fatores: Os custos são habitualmente fornecidos para o equipamento construídoem um material M comum (aço carbono), para uma classe de pressão P baixa, paraum dado comprimento L, . Os fatores corrigem o preço para as condições dematerial e operacionais do projeto:FP: fator de correção da pressãoFM: fator de correção do materialFL: fator de correção do comprimentoFT : fator de tipo construtivoFD: fator de tipo de acionamento (motor elétrico, turbina, etc.)

Agitadores: agitadores para tanques fechados:

- Tipo hélice: C = 3.700.S0,17 (AP. 1)

- Tipo turbina: C = 4.060.S0,57 (AP. 2)

Bombas centrífugas: função desenvolvida para bomba em aço carbono,considerando a bomba, placa de base e sistema de acoplamento ao motor, paradescarga vertical (VSC ou vetical split case). Para descarga horizontal (HSC),aplicar fator de tipo FT:

- Custo de aquisição FOB: CP = FTFMC (Ap. 3)

- Equação: C = exp(a + b.lnS + c.(lnS)2) (Ap. 4)

Na eq. Ap. 1: S = 7,984.Q(H)0,5 (Ap. 5)para carga da bomba H em metro (m) e vazão Q em m3/h.

Estágios rpm descarga faixa vazão carga H BHP maximo Fm /h m Hp3

1111

3.6001.8003.6001.800

VSCVSCHSCHSC

10 - 20010 - 70020 - 34050 - 1100

10 - 10015 - 6030 - 13010 - 150

75200150250

1,001,501,702,00

T

Fatores de Tipo para Bombas Centrífugas

Material FM

Ferro fundidoAço fundidoBronzeAço inoxidávelHasteloy CMonel

1,001,351,902,002,953,30

Fator de Material paraBombas Centrífugas

Compressores: O custo FOB base, calculado pelas funções abaixo, consideram:motor de acionamento elétrico e construção em aço carbono. O custo final será:

CP = FDFMC (Ap. 6)

Fatores de Acionamento FD: turbina a vapor: 1,15turbina a gás: 1,25

Fatores de Material: FM: aço inoxidável: 2,5aço níquel: 5,0

Cálculo do custo base C: para a potência de acionamento BHP = PC em Hp

- Compressor centrífugo: C = exp(7,694 + 0,8.lnPC) (Ap. 7)- Compressor alternativo: C = exp(8,0801 + 0,8.lnPC) (Ap. 8)- Compressor parafuso: C = exp(8,2378 + 0,7243.lnPC) (Ap. 9)

Fornos: O custo base está calcado em fornos com tubos em arranjo horizontal, emaço carbono, para pressões de até 30 bar, para cargas térmicas de 3 até 100 MW:

CP = FPFMC (Ap. 10)

com o custo base calculado, em função da carga térmica em W, como:

C = exp(0,3955 + 0,766.lnQ) (Ap. 11)

O Fator de Material FM é 1,4 para tubos de Cr-Mo e 1,7 para aço inoxidável.O fator de pressão pode ser obtido pela relação abaixo, onde P é em bar:

FP = 0,986 – 0,000105.P + 0,0000158.P2 (AP. 12)

Tanques de Armazenamento:

- Tanques atmosféricos, cilíndricos verticais, teto cônico fixo, com respiros e bocais,com o preço base para aço carbono (V em m3):

CP = FMC

C (US$) = 5.100.V0,51 (AP. 13)

Para tanque munido de isolamento, acrescentar 30%.O Fator de material pode ser consultado na tabela abaixo:

FM

aço carbono 1,0aço baixa liga 1,2aço AISI 304 1,7aço AISI 316 2,1

Trocadores de Calor: funções desenvolvidas para trocadores construídos em açocarbono, com tubo de 3/4" ou 1", BWG 16, com comprimento de 20 ft, arranjoquadrado ou triangular, para pressões de até 7 bar. Custo C em US$ e área detroca térmica A em m2.

- O custo de aquisição FOB: CP = FPFMFLC

- Equação: C = exp(a + b.lnA + c.(lnA)2)- Cabeçote fixo: a = 9,5327 b = - 0,4542 c = 0,09861- Cabeçote flutuante: a = 10,210 b = - 0,4432 c = 0,09005- Tubo em U: a = 9,6312 b = - 0,4534 c= 0,09790- Refervedor Ketlle a = 10,520 b = - 0,4432 c = 0,09005

- Equação: C = k1 + k2.An

- Refervedor Termosifão: k1 = 16.170 k2 = 128,7 n = 1- Refevedor Ketlle, tubo em U: k1 = 17.414 k2 = 112,5 n = 1

- Fatores: 2P P.000038,0P.0027,09803,0F , para P em bar.

nM )A.1076,0(kF

Material: casco/tubo k n

aço carbono/aço carbono 0 0

aço carbono/bronze 1,08 0,05aço carbono/aço inox 1,75 0,13

aço carbono/monel 2,10 0,13

aço carbono/aço Cr-Mo 1,55 0,05

aço Cr-Mo/aço Cr-Mo 1,70 0,07aço inox/aço inox 2,70 0,08

L do tubo (ft) F

8 1,2512 1,1216 1,0520 1,00

L

Vasos de Pressão

- Esferas. O Custo de esferas em aço carbono, já instaladas (incluindo projeto,fundações, fabricação, montagem no campo e testes), pode ser calculado emfunção do volume total V da esfera, em m3, como:

C (US$) = 854.V.FP.FM (Ap 14)

para V 103. O fator de pressão segue a relação:

FP = 0,196P0,58

e o fator de material é:FM

aço carbono 1,0aço baixa liga 1,2aço AISI 304 1,7aço AISI 316 2,1

- Vasos Cilíndricos: Equação geral:

Cp = FM.CV + CPL (AP. 15)CV: custo do vasoCPL: custo das plataformas e escadas auxiliares.

O Fator de material pode ser consultado na tabela:FM

aço carbono: 1,0aço de baixa liga: 1,2AISI 304 1,7AISI 316 2,1Ni-200 5,4Monel – 400 3,6Inconel - 600 3,9Incoloy - 825 3,7

a) Vasos sem Internos:

Considerando W: massa de metal em lb (1 lb = 0,454 kg) e CV em US$.

- Horizontais: CV = exp(9,0693 - 0,233.lnW + 0,04333.(lnW)2)

O custo das plataformas e auxiliares pode ser obtido da relação abaixo, para Di emft (1ft = 0,3048m) e para 1m Di 4m:

CPL = 2.247.Di0,203

- Verticais: CV = exp(7,1273 + 0,18255.lnW + 0,02297.(lnW)2)

CPL = 401,2.Di0,7396.L0,707 onde L é a altura em ft.

b) Torres: correlações válidas para 9.000 lb W 2.500.000 lb. O custo incluibocas de visita e flanges para tubulação e a saia da coluna. Para aço carbono epressões baixas:

CV = exp(7,3897 + 0,18255.lnW + 0,02297(lnW)2)

CPL = 337,2.(Di)0,6332.(L)0,8016, para D e L em ft.

- Custo de pratos instalados: CT = NFNFTFMC

O custo base é: C = 524,8.exp(0,1739Di) para Di em ft.

O Fator que considera o número pratos, FN, é:- para N 20: FN = 1- para N 20: FN = 2,25/(1,0414)N

O Fator do tipo de prato: FT

Tipo FT

Perfurado 1,0Valvulado 1,18Borbulhadores 1,87

O Fator do custo do material FM:Material FM

Aço carbono 1,0AISI 304 1,189 + 0,0577Di

AISI 316 1,401 + 0,0724Di

Custo de recheios: para colunas recheadas considera-se o custo do recheioinstalado, acrescido do custo de redistribuidores. Os redistribuidores são estimadoscomo US$ 142,2/ft2 de área da seção transversal da coluna, para cadaredistribuidor.

Custo: US$/ft3

Tipo de recheio Tamanho: 1” 1 ½” 2” 3”Selas Berl

cerâmica 54 41 31

Anéis RaschigAço carbono 61 46 38 30Aço inox 202 156 124 71Cerâmica 30 24 21 17

Selas IntaloxCerâmica 38 31 27 21Polipropileno 424 25 13

Anéis PallAço carbono 56 41 36Aço inox 189 145 124Polipropileno 41 30 24

Recheio EstruturadoAISI 304 US$ 107/ft3

- Cálculo da Massa W dos Vasos.

A massa total dos vasos pode ser calculada, já levando em conta as calotaselípticas, considerando que:

W = d.VM

Onde d é a densidade do metal e VM o volume ocupado pelas paredes metálicas.Exprimindo em função do volume:

W = .(Di – tS)(L + 0,8Di).tS.d

Onde tS é a espessura da parede. O primeiro termo entre parênteses considera ovolume da seção cilíndrica e o segundo o volume das calotas.

Cálculo da Espessura da Parede.A espessura de metal do vaso deve suportar a pressão a que o vaso estará sujeitona operação. Há Três situações distintas: vaso operando com pressão próxima daatmosférica, onde as paredes somente dão estrutura à torre; vasos que devemsuportar pressões positivas e vasos à vácuo.

a) Vasos à Pressão Atmosférica.Neste caso a espessura das paredes é apenas função do diâmetro:

Di (ft) tS (polegadas)0 - 4 ¼4 – 6 5/166 – 8 3/8

8 – 10 7/1610 – 12 ½

b) Vasos à pressão Positiva.Desconsiderando a força de arraste do vento, corrosão e possíveis terremotos, aespessura das paredes de um vaso sob pressão pode ser calculada como (verCódigo ASME, Seção VIII):

TS = (P.Di)/(2SE – 1,2P)

P é a pressão manométrica de projeto e deve ser maior que a pressão deoperação PO, por uma questão de fator de segurança:- para P 33 kPa (manom): P = 65 kPa- para P 6.500 kPa (manom):

P = exp(0,60608 + 0,91615.lnPO + 0,001565(lnPO)2)

- para P 6.500 kPa (manom): P = 1,1PO

Considerando S a tensão admissível do metal:

- aço carbono SA – 285, grau c, entre – 300C e 3400C: S = 915.105 Pa- aço meia liga AS – 387, grau b (1% Cr, 0,5% Mo):

T (0C) SAté 400 1000.105 Pa

425 980.105

450 940.105

480 970.105

- aço AISI 304: até 150 1.100.105 Pa200 1.050260 980315 930340 910370 890425 860480 790530 520

E é a eficiência da solda: para tS 31,7 mm, E = 0,85 (radiografia da solda até ametade)

tS 31,7 mm, E = 1,0 (radiografia completa da solda)

Considerando a força de arraste do vento, para uma velocidade máxima de 220km/h, a parede o vaso poderá ser calculada como:

tV = tS(0,75 + 0,22E. (L/Di)2/P)

Se (L/Di)2/P 1,34, não há efeito do vento.

Para considerar efeitos de corrosão é usual acrescentar 1/8” (3mm) àespessura tS calculada.

O cálculo da espessura tS normalmente resulta em valores que não correspondem àchapas comerciais e nesse caso deveremos tomar a chapa de espessuraimediatamente superior ao valor calculado. O incremento de uma espessura paraoutra em chapas comerciais é:- chapas com espessura entre 3/16” e ½”: 1/16”- chapas com espessura entre 5/8” e 2”: 1/8”- chapas com espessura entre 2 ¼” e 3”: ¼”

c) Vasos sob Vácuo.Um vaso sob vácuo pode colapsar. As paredes são calculadas em função domódulo de elasticidade EM do metal:

TS = 1,3DO(PL/EMDO)0,4 + L(0,18Di – 2,2).105 – 0,19

Para tS/DO 0,05. Na equação, todas as dimensões são em polegadas e apressão pode ser em kPa manométrica.

Módulo de elasticidade:T (0C) aço carbono aço baixa liga-30 2,05.108 kPa 2,05.108 kPa100 2,00 2,00200 1,93 1,95340 1,77 1,84

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