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• Yessica Martínez

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CAPITULO 3 3.3.- Se está considerando el proceso que se muestra en la figura. En el reactor se lleva a cabo la reacción: A→B El sistema de separación produce una corriente de alta concentración de b para venderse.

Estime la inversión de los tres equipos de proceso usando el método de Guthrie. Base de estimaciones a 1999. Reactor continúo. Costo base de la unidad: Cb = 1,000 USD (Se obtuvo el valor de la gráfica 3.6) Factores de ajuste: Fp = 1.00 Fm= 1.00 Costo ajustado: 𝐶𝑓𝑜𝑏 = 𝐶𝑏 ∗ 𝐹𝑝 ∗ 𝐹𝑚 𝐶𝑓𝑜𝑏 = 1,000 ∗ 1 ∗ 1 = 1,000 𝑈𝑆𝐷

Tabla 3.2 (factor de módulo): Factor de módulo = 4.34 (recipientes verticales)

CAPITULO 3 𝐶𝑚𝑑 = 𝐶𝑏 ∗ 4.34 𝐶𝑚𝑑 = 1,000 𝑈𝑆𝐷 ∗ 4.34 = 4,340 𝑈𝑆𝐷 Módulo ajustado desnudo: 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + (𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 4,340 𝑈𝑆𝐷 + (1,000 − 1,000) = 4,340 𝑈𝑆𝐷 Índice Chemical (tabla 1): Año 1968 = 113.7 Año 1999 = 390.6 Costo del Reactor continúo tipo tanque del proceso: 1999 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑚𝑑𝑎 ∗ ( ) ∗ 1.15 1968 390.6 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 4,340 ∗ ( ) ∗ 1.15 = 17,145.9 𝑈𝑆𝐷 113.7 Separador flash Costo base de la unidad: Cb = 3,200 USD Factores de ajuste: Fp= 1.00 Fm= 1.00 Costo ajustado: 𝐶𝑓𝑜𝑏 = 𝐶𝑏 ∗ 𝐹𝑝 ∗ 𝐹𝑚 𝐶𝑓𝑜𝑏 = 3,200 ∗ 1.00 ∗ 1.00 = 3,200 𝑈𝑆𝐷 Tabla 3.2 (factor de módulo): Factor de módulo = 4.34 (recipientes verticales)

𝐶𝑚𝑑 = 𝐶𝑏 ∗ 4.34 𝐶𝑚𝑑 = 3,200 𝑈𝑆𝐷 ∗ 4.34 = 13,888 USD

CAPITULO 3 Módulo ajustado desnudo: 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + (𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 3,200 𝑈𝑆𝐷 + (13,888 − 13,888) = 3,200 𝑈𝑆𝐷 Índice Chemical (tabla 1): Año 1968 = 113.7 Año 1999 = 390.6 Costo del Separador flash del proceso: 1999 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑚𝑑𝑎 ∗ ( ) ∗ 1.15 1968 390.6 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 3,200 ∗ ( ) ∗ 1.15 = 54,866.7 𝑈𝑆𝐷 113.7

Condensador de tubo y coraza Costo base de la unidad: Cb= 3,000 USD Factores de ajuste: Fp= 0 Fd= 0.85 Fm= 1.75 Costo ajustado: 𝐶𝑓𝑜𝑏 = 𝐶𝑏 ∗ 𝐹𝑝 ∗ 𝐹𝑚 𝐶𝑓𝑜𝑏 = 3,000 ∗ (0.85 + 0) ∗ 1.75 = 4,462 𝑈𝑆𝐷

CAPITULO 3 Tabla 3.2 (factor de módulo): Factor de módulo = 3.39 (intercambiadores de calor) 𝐶𝑚𝑑 = 𝐶𝑏 ∗ 3.39 𝐶𝑚𝑑 = 3,000 𝑈𝑆𝐷 ∗ 3.39 = 10,170 𝑈𝑆𝐷 Módulo ajustado desnudo: 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + (𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 10,170 𝑈𝑆𝐷 + (4,462.5– 3000) = 11,632.5 USD Índice Chemical (tabla 1): Año 1968 = 113.7 Año 1999 = 390.6 Costo del Condensador de tubo y coraza del proceso: 1999 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑚𝑑𝑎 ∗ ( ) ∗ 1.15 1968 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 11,632.5 ∗ (

390.6 ) ∗ 1.15 = 45,956 𝑈𝑆𝐷 113.7

Inversión requerida para este proceso: 𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐶𝑟 + 𝐶𝑠 + 𝐶𝑐 = 17,145.9 𝑈𝑆𝐷 + 54,866.7 𝑈𝑆𝐷 + 45,956 𝑈𝑆𝐷 = 117,968.5 𝑈𝑆𝐷 3.7 CONSIDERE LA COLUMNA DE DESTILACIÓN CON LOS DATOS QUE SE MUESTRAN EN LA FIGURA

CAPITULO 3 La columna se opera a presión atmosférica. Se desea hacer una estimación preliminar de la inversión que requiere el sistema en 1995. a) Estime la inversión requerida para el condensador. b) Estime la inversión requerida para la columna. Condensador de tubo y coraza Costo base de la unidad: Cb= 5,000 USD Factores de ajuste: Fp= 0 Fd= .85 Fm= 1.78 Costo ajustado: 𝐶𝑓𝑜𝑏 = [𝐶𝑏 ∗ (𝐹𝑑 + 𝐹𝑝) ∗ 𝐹𝑚] 𝐶𝑓𝑜𝑏 = [5,000 ∗ (0.85 + 0) ∗ 1.78] = 7,565 𝑈𝑆𝐷 Costo de módulo desnudo: Factor de módulo= 3.39 𝐶𝑚𝑑 = 𝐶𝑏 ∗ 3.39 𝐶𝑚𝑑 = 5,000 ∗ 3.39 = 16,950 𝑈𝑆𝐷 Costo de módulo desnudo ajustado: 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + ( 𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 16,950 + ( 7,565 − 5,000) = 19,515 𝑈𝑆𝐷 Índice chemical: Año 1968= 113.7 Año 1995= 381.1 Costo del Condensador de tubo y coraza del proceso: 1995 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑚𝑑𝑎 ∗ ( ) ∗ 1.15 1968 381.1 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 19.515 ∗ ( ) ∗ 1.15 = 75,222 𝑈𝑆𝐷 113.7

CAPITULO 3 Columna de destilación Costo base de los platos instalados: Cb= 400 USD Costo de platos Factores de ajuste: Fs= 2.2 Ft= 0 Fm= 0 𝐶𝑓𝑜𝑏 = [𝐶𝑏 ∗ (𝑓𝑠 + 𝑓𝑡 + 𝑓𝑚)] 𝐶𝑓𝑜𝑏 = [400 𝑈𝑆𝐷 ∗ (2.2 + 0 + 0)] = 880 𝑈𝑆𝐷 Costo de módulo desnudo: Factor de módulo= 4.34 𝐶𝑚𝑑 = 𝐶𝑏 ∗ 4.34 𝐶𝑚𝑑 = 400 𝑈𝑆𝐷 ∗ 4.34 = 3,472 Costo de módulo desnudo ajustado: 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + ( 𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 3,472 + ( 880 𝑈𝑆𝐷 − 400 𝑈𝑆𝐷) = 3,872 Índice chemical: Año 1968= 113.7 Año 1995= 381.1 Costo de la columna: 1995 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑚𝑑𝑎 ∗ ( ) ∗ 1.15 1968 381.1 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 3,872 ∗ ( ) ∗ 1.15 = 14,924.9 USD 1968113.7

CAPITULO 3 3.9 CONSIDERE EL DIAGRAMA DE FLUJO QUE SE MUESTRA ENSEGUIDA. ESTIME LA INVERSIÓN REQUERIDA PARA ESTE PROCESO PARA EL AÑO 2000 USANDO EL MÉTODO DE GUTHRIE.

Intercambiador de calor Costo base: Cb= 8,000 USD Factores de ajuste: Fp= 0 Fd= 0.85 Fm= 2.30 Costo ajustado: 𝐶𝑓𝑜𝑏 = [𝐶𝑏 ∗ (𝐹𝑑 + 𝐹𝑝) ∗ 𝐹𝑚] 𝐶𝑓𝑜𝑏 = [8,000 𝑈𝑆𝐷 ∗ (0.85 + 0) ∗ 2.30] = 15,640 𝑈𝑆𝐷 Tabla 3.2 Factor del módulo desnudo: Factor del módulo = 3.39 Costo de módulo desnudo 𝐶𝑚𝑑 = 𝐶𝑏 ∗ 3.39 𝐶𝑚𝑑 = 8,000 𝑈𝑆𝐷 ∗ 3.39 = 27,120 𝑈𝑆𝐷 Costo de módulo desnudo ajustado: 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + ( 𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 27,120 𝑈𝑆𝐷 + ( 15,640 𝑈𝑆𝐷 − 8,000 𝑈𝑆𝐷) = 34,760 USD

CAPITULO 3 Índice chemical Año 1968 = 113.7 Año 2000 = 394.1 Costo del Intercambiador de calor del proceso 2000 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑚𝑑𝑎 ∗ ( ) ∗ 1.15 1968 394.1 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 34,760 ∗ ( ) ∗ 1.15 = 139,290.4 𝑈𝑆𝐷 113.7 Reactor continúo tipo tanque Costo base de la unidad: Cb= 3,500 USD Factores de ajuste: Fp= 1.00 Fm= 2.25 Costo ajustado: 𝐶𝑓𝑜𝑏 = 𝐶𝑏 ∗ 𝐹𝑝 ∗ 𝐹𝑚 𝐶𝑓𝑜𝑏 = 3,500 𝑈𝑆𝐷 ∗ 1.00 ∗ 2.25 = 7,875 𝑈𝑆𝐷 Costo de módulo desnudo: Factor de modulo= 4.34 𝐶𝑚𝑑 = 𝐶𝑏 ∗ 4.34 𝐶𝑚𝑑 = 3,500 𝑈𝑆𝐷 ∗ 4.34 = 15,190 𝑈𝑆𝐷 Costo de módulo desnudo ajustado: 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + ( 𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 15,190 + ( 7,875 − 3,500) = 19,565 𝑈𝑆𝐷 Índice chemical: Año 1968 = 113.7 Año 2000= 394.1

CAPITULO 3 Costo del Reactor continúo tipo tanque del proceso: 2000 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑚𝑑𝑎 ∗ ( ) ∗ 1.15 1968 394.1 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 19,565 ∗ ( ) ∗ 1.15 = 77,987.2 USD 113.7 Inversión requerida para este proceso: 𝐶𝑖 + 𝐶𝑟 = 139,290.4 𝑈𝑆𝐷 + 77,987.2 USD = 217,277.6 USD 3.10. CALCULAR MEDIANTE EL MÉTODO DE GUTHRIE EL COSTO EN 1990 UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE CABEZAL FLOTANTE CON UN ÁREA DE 1000 FT 2 QUE VA A OPERAR A PRESIONES MODERADAS, CONSTRUIDO DE ACERO AL CARBÓN POR LA CORAZA Y MONEL POR LOS TUBOS.

Costo base: Cb= 9,000 USD Factores de ajuste: Tipo de diseño: Cabezal flotante Presión: Moderada Fd: 1.0 Fp: 0 Fm: 2.5 Costo ajustado: 𝐶𝑓𝑜𝑏 = [𝐶𝑏 ∗ (𝐹𝑑 + 𝐹𝑝) ∗ 𝐹𝑚] 𝐶𝑓𝑜𝑏 = [9,000 𝑈𝑆𝐷 ∗ (1.0 + 0 + 2.5)] = 31,500 𝑈𝑆𝐷 Tabla 3.2 Factor del módulo desnudo: Factor del módulo = 3.39 𝐶𝑚𝑑 = 𝐶𝑏 ∗ 3.39 𝐶𝑚𝑑 = 9,000 𝑈𝑆𝐷 ∗ 3.39 = 30,510 𝑈𝑆𝐷 Costo de módulo desnudo ajustado: 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + ( 𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 30,510 + ( 31,510 − 9,000) = 53,010 𝑈𝑆𝐷

CAPITULO 3 Índice chemical: Año 1968 = 113.7 Año 1999 = 390.6 Costo del intercambiador:

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑚𝑑𝑎 ∗ (

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 53,010 ∗ (

1999 0.6 ) ∗ 1.15 1968

390.6 0.6 ) ∗ 1.15 = 121,237 USD 113.7

3.11 CONSIDERE EL SISTEMA TANQUE -ENFRIADOR MOSTRADO EN LA FIGURA. ESTIME LA INVERSIÓN QUE ESTE PROCESO REQ UERIA EN 1968 DE ACUERDO AL MÉTODO DE GUTHRIE.

TANQUE VERTICAL Costo base de la unidad Cb= 1,800 USD Factores de ajuste: Fp= 1.05 Fm= 1.00

CAPITULO 3 𝐶𝑓𝑜𝑏 = 𝐶𝑏 ∗ 𝐹𝑝 ∗ 𝐹𝑚 𝐶𝑓𝑜𝑏 = 1,800 ∗ 1.05 ∗ 1.00 = 1,890 𝑈𝑆𝐷 Tabla 3.2 Factor de módulo desnudo: Factor del módulo = 4.34 𝐶𝑚𝑑 = 𝐶𝑏 ∗ 4.34 𝐶𝑚𝑑 = 1,800 𝑈𝑆𝐷 ∗ 4.34 = 7,812 𝑈𝑆𝐷 Costo de módulo desnudo ajustado:

𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + ( 𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 7,812 + ( 1,890 − 1,800) = 7,902 𝑈𝑆𝐷 Índice de Chemical: Año 1968= 113.7 Costo del Tanque vertical de proceso: 1968 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑚𝑑𝑎 ∗ ( ) ∗ 1.15 1968 113.7 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 7,902 ∗ ( ) ∗ 1.15 = 9,087 𝑈𝑆𝐷 113.7 ENFRIADOR Costo base de la unidad: Cb= 6,000 USD Factores de ajuste: Fp= 1.05 Ft= 0.10 Fm= 1.85 𝐶𝑓𝑜𝑏 = [𝐶𝑏 ∗ (𝐹𝑝 + 𝐹𝑝 + 𝐹𝑚)] 𝐶𝑓𝑜𝑏 = [6,000 ∗ (1.05 + 0.10 + 1.85)] = 18,000

CAPITULO 3 Tabla 3.2 Factor del módulo desnudo: Factor del módulo = 2.54 𝐶𝑚𝑑 = 𝐶𝑏 ∗ 2.54 𝐶𝑚𝑑 = 6,000 𝑈𝑆𝐷 ∗ 2.54 = 15,240 𝑈𝑆𝐷 Costo de módulo desnudo ajustado:

𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + ( 𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 𝐶𝑚𝑑 + ( 𝐶𝑓𝑜𝑏 − 𝐶𝑏) 𝐶𝑚𝑑𝑎 = 15,240 𝑈𝑆𝐷 + ( 18,000 𝑈𝑆𝐷 − 6,000 𝑈𝑆𝐷) = 27,420 𝑈𝑆𝐷 Índice de Chemical: Año 1968= 113.7 Costo del enfriador de proceso: 1968 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑚𝑑𝑎 ∗ ( ) ∗ 1.15 1968 113.7 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 27,240 𝑈𝑆𝐷 ∗ ( ) ∗ 1.15 = 31,326 𝑈𝑆𝐷 113.7 Inversión que se requería para este proceso: 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 𝐶𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 + 𝐶𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 9,087 + 31,326 = 40,413