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EVALUACIÓN ECONÓMICA DE PLANTA DE
 LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL (GNL)
EN COMPLEJO INDUSTRIAL CABO NEGRO




                  Asignatura:
            Ingeniería de Proyectos

                  Alumnos:
                Isabel Águila
               Rodrigo Hurtado
FUNDAMENTOS DE LA LICUEFACCIÓN
Un ciclo de refrigeración simple
El proceso más común es el ciclo de compresión de vapor.

Variaciones de este mismo proceso se utilizan en la industria, en orden de
enfriar corrientes de proceso a temperaturas bajo a la de los medios de
refrigeración disponibles.

El ciclo de compresión de vapor es muy simple, y consiste en solo cuatro
componentes: compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador.
PRIMEROS DISEÑOS DE PROCESOS DE
         LICUEFACCIÓN
 Distintos tipos de diseños de procesos han
  sido desarrollados ya desde la década de los
  60’, los cuales varían significativamente en
  complejidad y capacidad.

 Si bien los procesos exactamente como se
  presentan a continuación ya no se utilizan, si
  han sido mejorados, y éstos representan la
  base de los procesos actuales.
Proceso de cascada clásica
 Consiste en tres ciclos de refrigerante. En
  cada ciclo, circula un fluido de refrigerante
  puro, el cual podrá ser cualquiera de los
  siguientes; propano, etano y metano.

 Cada fluido de refrigerante que circule en su
  ciclo   ejecuta      los   siguientes  pasos:
  compresión, condensación, caída de presión
  isoentálpica y la evaporación
Proceso de cascada clásica
 Aunque se suponga que este proceso tiene un
  bajo consumo energético, presenta algunos
  inconvenientes:
El alto número de compresores interdependientes.
Su tecnología es complicada con la utilización de un gran
número de intercambiadores de calor.
La necesidad de almacenar, en cada tren, grandes cantidades
de refrigerantes líquidos y de compensar todas las pérdidas.
La imposibilidad de sub enfriar el GNL para que quede en la
temperatura requerida (-162ºC). Esta temperatura es
alcanzada mediante una válvula de globo, la cual genera una
velocidad de flujo de evaporación sensible.
Proceso de “TECHNIP-L` AIR LIQUIDE”
                (TEAL)
 Consiste en un tipo de ciclo cascada donde el
  enfriamiento es transmitido de etapa por
  etapa, hasta que se alcancen las temperaturas
  que el proceso requiera.

 Sin embargo, el fluido refrigerante es una mezcla
  única y adecuada de los componentes extraídos
  del gas natural anteriormente         tratado (la
  extracción del dióxido de carbono, el ácido
  sulfhídrico y el agua).
Proceso de “TECHNIP-L` AIR LIQUIDE”
               (TEAL)
 Este proceso refrigerante, que también se conoce
  con el nombre de “cascada incorporada” tiene
  muchas ventajas en comparación con el proceso
  de cascada clásica:
Temperaturas moderadas en las entradas de las etapas del
compresor, con su deseable recuperación de frío.
Menos cambiadores de calor criogénicos en este proceso, en
comparación con el proceso de cascada clásica.
El fluido refrigerante es extraído del mismo gas natural y no
necesita ser almacenado, ni producido ni purificado.
La posibilidad de sub-enfriamiento del gas natural licuado a una
temperatura de -163ºC.
Proceso de “AIR PRODUCTS AND
            CHEMICALS”
• Utiliza los procesos de cascada clásica y de
  autorrefrigeración     antes     descritos.   El
  refrigerante utilizado en el proceso de cascada
  clásica es propano puro, destinado al pre
  enfriamiento del gas natural y del refrigerante
  mixto. El refrigerante mixto es una mezcla de
  nitrógeno, metano, etano, propano y butano.
Proceso de “AIR PRODUCTS AND
            CHEMICALS”
• Ventajas
 Utilización de compresores centrífugos, que son más
 seguros en comparación con los compresores axiales.
 Utilización de refrigerante mixto cuyos componentes son
 parte del gas natural.
 Posibilidad de sub enfriar el gas natural licuado.
 Utilización de un solo cambiador de calor criogénico.
 Aunque sea muy grande, sus dimensiones aproximadas son
 de 30 metros de altura y 4 metros de diámetro para licuar
 aproximadamente 1,5·109 mt3/anuales de gas natural.
Proceso de “TECHNIP-
              SNAMPROGETTI”
 El gas natural tratado que entra al tren de licuefacción
  es primeramente pre enfriado en un cambiador de
  calor con hojas planas y delgadas.

 Pasa por la torre fraccionadora donde la fracción
  pesada C2+ es separada; luego es condensado y sub
  enfriado en el cambiador de calor criogénico bobinado
  en espiral vertical.

 El gas natural licuado sale del cambiador criogénico a
  una temperatura -162ºC, y posteriormente es
  almacenado.
Proceso de “TECHNIP-
              SNAMPROGETTI”
 Igual que en el caso de los procesos presentados
  anteriormente, las ventajas principales de este
  proceso son:

   Sencillez del proceso, ya que se requieren menos
   equipos.

   Flexibilidad, ya que la composición del refrigerante podrá
   ser ajustada para acomodar las curvas de enfriamiento del
   gas natural, permitiendo el diseño del proceso para
   adaptarse más eficientemente a las condiciones
   climatológicas en la obra.
A continuación se presenta una tabla comparativa con los
 distintos tipos de procesos de licuefacción presentados:

Resumen de los primeros procesos de licuefacción
                                      Número de                  Consumo         Sub
               Refrigerante
 Procesos                     MCR   cambiadores de   Compresores    de      enfriamiento
                   Puro
                                        calor                     energía        GNL

  Cascada
                    X                    Alto        Centrífugos   Bajo         No
  Clásico
 TEAL AIR                              Normal          Axiales     Alto          Sí

AIR Products
    and             X          X       Normal        Centrífugos   Alto          Sí
 Chemicals

  Tec. SP                      X         Bajo        Centrífugos   Alto          Sí
Producción de GNL por tipo de
          proceso
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
 El primer paso es el enfriamiento por el propano. El gas
  natural es pre-enfriado hasta aproximadamente -36ºC,
  antes de pasar por el Intercambiador de Calor
  Criogénico Principal (MCHE), donde es condensado y
  sub enfriado hasta aproximadamente -157ºC por el
  ciclo del refrigerante mixto.

 La alimentación de gas natural usualmente se
  encuentra a una presión de alrededor de 40 bar, por lo
  que el enfriamiento para lograr la especificación del
  GNL de -162ºC se obtiene por una expansión
  isoentálpica a través de una válvula.
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
 El ciclo del propano también se utiliza para pre enfriar
  el refrigerante mixto.
 El propano se comprime a una presión lo
  suficientemente alta en orden de ser condensada por
  agua de enfriamiento.
 La presión debe ser lo suficientemente alta de tal
  forma de que el propano logre llegar a estado líquido a
  la temperatura lograda por el enfriamiento.
 A la corriente de propano se le baja la presión y
  vaporiza mediante transferencia de calor con gas
  natural y refrigerante mixto.
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
• Los descensos en la presión y transferencias
  de calor por los cuales pasa el propano
  ocurren en tres etapas, donde en vapor de
  propano es enviado de vuelta a compresores
  después de cada etapa.
• Los últimos intercambiadores de calor en el
  ciclo del propano deben alcanzar de sobre
  calentar al propano de tal manera de evitar la
  entrada de líquido al primer compresor.
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
• Después del pre enfriamiento, el refrigerante
  mixto es parcialmente condensado y enviado
  a un separador a alta presión, antes de
  ingresar al Intercambiador de Calor Criogénico
  Principal (MCHE).
Intercambiador de Calor Criogénico
        Principal (MCHE).

                          270 ton de
                          aluminio
                          4,5 mt ancho
                          40 mt alto
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
• Las corrientes de vapor y líquido del refrigerante
  mixto que salen del separador pasan por circuitos
  separados a través del MCHE, y son
  enfriadas, condensadas y sub enfriadas por
  intercambio de calor interno junto con el gas
  natural.


• A las dos corrientes de refrigerante sub enfriadas
  se les disminuye la presión, reduciendo su
  temperatura para proveer el enfriamiento
  necesario a sus respectivas áreas del MCHE.
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
 A medida que las corrientes de baja presión de
  refrigerante mixto fluyen aguas abajo por el MCHE,
  éstas son vaporizadas y sobrecalentadas al enfriar el
  gas natural (y las mismas corrientes de refrigerante
  mixto).
 Las dos corrientes de refrigerante mixto de baja
  presión, se juntan y ésta corriente se recomprime y
  enfría con intercambiadores con agua para completar
  el ciclo.
 El resultado de éste proceso es una corriente de gas
  natural a alta presión, con una temperatura de
  aproximadamente -157ºC, para luego bajarle la presión
  hasta alcanzar 1 atm y -162ºC.
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
• El paquete termodinámico utilizado fue Peng-
  Robinson en todas las corrientes y equipos.
     Composición del gas natural
     Componente          Fracción (%)
     Metano (C1)         94,46
     Etano (C2)          3,950
     Propano (C3)        0,180
     n-Butano (n-C4)     0,030
     Nitrógeno (N2)      1,380
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR

 Composición del refrigerante mixto
 Componente                  Fracción (%)
 Metano (C1)                 45
 Etano (C2)                  45
 Propano (C3)                2
 n-Butano (n-C4)             0
 Nitrógeno (N2)              8
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
Parámetros de proceso
Parámetro                                       Valor
Gas natural
Presión de entrada de GN                        40 bar
Temperatura de entrada de GN                    30ºC
Flujo de alimentación de GN                     60000 kmol/h
Propano (C3)
Temperatura después de enfriamiento por agua    30ºC
Refrigerante Mixto (MR)                         30ºC
Intercambiadores de calor en ciclo de propano
∆P por los tubos                                0,5 bar
∆P por la carcasa                               0,1 bar
MCHE
∆P en las corrientes calientes                  5 bar
∆P en las corrientes frías                      0,5 bar
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
 La alimentación de gas natural a la planta se ha
  considerado de 60000 kmol/hr, lo que corresponde a
  aproximadamente 8,4 MTPA (millones de toneladas
  por año).
 La presión asignada en los mixers o mezcladores ha
  sido determinada con la opción equalize all. Esta
  elección implica que el ciclo de propano tiene una igual
  disminución de presión por el lado del gas natural y por
  el lado del refrigerante mixto.
 Esta elección fue realizada el proceso real de mezcla,
  donde hasta tres tuberías se conectan en una junta de
  tuberías (pipe joint).
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
 Los intercambiadores de calor en el ciclo de
  pre enfriamiento se han modelado como
  intercambiadores de tubo y carcasa.
 El Intercambiador de Calor Criogénico
  Principal (MCHE) se ha modelado como una
  combinación de dos LNG-type Exchangers, los
  cuales son equipos especiales con los que
  cuenta Aspen Hysys.
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
• Todos los intercambiadores de calor han sido
  simulados con el modelo de contra corriente
  Weighted, con este modelo, las curvas de
  calentamiento se dividen en intervalos, y el balance de
  energía se desarrolla en cada uno de estos intervalos.
• En vez de utilizar solo un compresor, la compresión del
  refrigerante mixto fue dividida en tres compresores
  con inter enfriamiento. Esto es típico en los diseños
  actuales existentes, ya que, al no tener un solo gran
  compresor, se evita que la temperatura de salida
  alcance valores muy altos que no son apropiados para
  el material.
SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO
             C3MR
• Lamentablemente, éste modelo es bastante
  complejo, ya que posee tres reciclos y la
  flexibilidad de operación que ofrece el MCHE
  por tener varias corrientes y más aun con
  recirculaciones, hace que el modelo en
  general sea difícil de manipular sin que deje
  de funcionar correctamente.
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
    INVERSIÓN Y OPERACIONALES
• Compresores del ciclo de propano y del ciclo
  de refrigerante mixto

      Los compresores de ambos ciclos
      constituyen ser los equipos más
      importantes por la enorme demanda
      en     mW     que     requiere su
      funcionamiento.
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
        INVERSIÓN Y OPERACIONALES
Costo de los compresores del ciclo de propano y refrigerante mixto
Compresores centrífugos del ciclo de Propano
                                                           CEMCI Oct. CEMCI Abr.
                                                                                            Costo
                           Energía         Costo sin       1981 para       2011 para
     Compresor                                                                           actualizado
                        Requerida [hp] actualizar, 1985 Bombas y           Bombas y
                                                                                            2011
                                                          Compresores Compresores
K-1-C3                         18157,0       2836950,3            421,1          904,7    6094963,0
K-2-C3                         33824,9       4172258,7            421,1          904,7    8963767,3
K-3-C3                         75454,4       6861344,3            421,1          904,7   14741054,9
Compresores centrífugos del ciclo de Refrigerante Mixto
K-1-MR                       206566,5       12810964,7            421,1          904,7   27523343,1
K-2-MR                         53648,6       5553553,1            421,1          904,7   11931369,0
K-3-MR                         45668,7       5025837,3            421,1          904,7   10797613,4
Costo total de los compresores en ambos ciclos (sin instalación ni trasporte)
                  80,1 MMU$
Costo CIF P.A. considerando un 30%
                 104,1 MMU$
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
  INVERSIÓN Y OPERACIONALES

Costo operativo en energía de compresores
       323126,8 Kw
         1102,5 mmbtu/hr (Energía requerida)
             0,4 Eficiencia
         2756,4 mmbtu/hr (Energía a consumir)
               3 U$/mmbtu
            72,4 MMU$ anuales
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
    INVERSIÓN Y OPERACIONALES
 Requerimientos de energía de los compresores
           Compresor                 Energía Requerida [hp]         Energía Requerida [kW]
K-1-C3                                                  18157,0                        13539,7
K-2-C3                                                  33824,9                        25223,2
K-3-C3                                                  75454,4                        56266,4
K-1-MR                                                206566,5                        154036,6
K-2-MR                                                  53648,6                        40005,8
K-3-MR                                                  45668,7                        34055,2
Energía total
                       323126,8 kW
                           323,1 mW
                       807816,9 kW (Considerando eficiencia de 0,4)
Inversión en suministro de energía
                                    500 U$/kW
                                  484,69 MMU$
 CEMCI 2005 para Maquinaria eléctrica                    374,6
 CEMCI 2011 para Maquinaria eléctrica                    502,6
Inversión actualizada (sin instalación ni transporte)
                            541,9 MMU$
Costo CIF P.A. considerando un 30%
                            704,5 MMU$
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
            INVERSIÓN Y OPERACIONALES
• Intercambiadores para pre enfriamiento del gas natural
  Costo de intercambiadores de pre enfriamiento del gas natural
                                            E-103           E-104                 E-105

  UA [BTU/hr ºf]                                   4278673,1         3790249,1             3456694,3
  U est. [BTU/hr ft2 ºf]                                57,5              57,5                  57,5
  A [ft2]                                            74411,7           65917,4               60116,4
  Rango de presión mayor [psig]                         300-600        300-600               300-600
  Fp                                                         1,8            1,8                   1,8
  fd (fixed head)                                            0,9            0,9                   0,9
  fm (material)                                              2,6            2,6                   2,6
  Cb                                                 1119018,8        966257,4              865424,1
             Costo sin actualizar, 1979              4847497,1       4089908,1             3599000,4
    CEMCI 1979 para Maquinaria de procesos                234,1          234,1                 234,1
    CEMCI 2011 para Maquinaria de procesos                665,3          665,3                 665,3
              Costo actualizado 2011                13776334,1      11623305,7            10228171,6
  Costo total de intercambiadores (sin instalación ni transporte)
                                                        35,6 MMU$
  Costo CIF P.A. considerando un 30%
                                                        46,3 MMU$
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
         INVERSIÓN Y OPERACIONALES
• Tanques de contención total
Detalle de acero y hormigón
Característica   Tanque          Tanque       Fundacione Techo      Estructura
                 Primario (acero secundario   s          (anillo    (acero
                 9% Ni)          (Hormigón)   (hormigón hormigón)   Carbono)
                                              reforzado)
Altura (h)        39 m           42 m                    14 m
Diámetro (D)      78,5 m         81,2 m       87 m       82,4 m
Espesor (e)       0,042 m        1m           1,3 m      1m
Volumen de        810,72 m3      10.846 m3    7.728 m3   4.412 m3   3.750 ton
Material
Precio material   5.850 U$/ton   250 U$/m3    250 U$/m3 250 U$/m3 3.850
                                                                  U$/ton
Costo total       43 MMU$        2,7 MMU$     2 MMU$    1,1 MMU$ 14,5 MMU$
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
        INVERSIÓN Y OPERACIONALES
Detalle de aislantes
Característica Lana de vidrio   Perlita expandida Perlita      Aisladores
                 5 capas        (paredes)         expandida    sísmicos
                                                  (fondo)
Altura (h)     0,05 m           42 m              0,05m        0,5 m
Diámetro (D)   78,584 m         78,2 m            80 m         1,5 m
Espesor (e)                     1,2 m
Volumen de      1.212,55m3      12.635,23 m3      251,34 m3    260 unidades
Material
Precio         1.450U$/m3       1.950 U$/m3      1.950 U$/m3   3.250U$/unitario
material
Costo total    1,8 MMU$         25 MMU$          0,5 MMU$      0,89 MMU$
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
     INVERSIÓN Y OPERACIONALES
Costo Total de un tanque de 160.000   90,4 MMU$
m3 (Solo materiales)


 Cantidad de tanques
                   Cantidad            Costo unitario   Costo Total
Tanque grande      3                   90,4 MMU$        271,2 MMU$
(160.000 m3)
Loza para tanque 25.000 m3             250 U$           6,25 MMU$


Costo total de los 3 tanque (Solo     277,45 MMU$
materiales y sin bombas)
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
           INVERSIÓN Y OPERACIONALES
  • Bombas sumergibles en tanques de contención total
Requerimientos de cada bomba
Densidad del GNL                                         448,1    kg/mt3
                                                      987949,6    kg/hr
Flujo másico total de GNL                                987,9    ton/hr
Flujo volumétrico total de GNL                          2204,7    mt3/hr
                                                                  gal/min
                                                        9700,7    (gpm)
                                                                  gal/min
Capacidad de cada bomba sumergible                      4850,4    (gpm)
Aumento de presión (∆P requerido)                          12,8   barg
                                                      1280000     pascales
H (altura de cabeza necesaria)                        291,4749    metros
                                                      956,2826    pies
H (altura de cabeza máxima permitida por el tipo de
bomba elegida para la ecuación 6.7.)                       200 pies
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
      INVERSIÓN Y OPERACIONALES

Parámetros del tipo de bomba elegida y costo actualizado
Fm (Factor del material)                               2 Acero Inox. 304
Cb                                               8140,6
b1                                               5,1029
b2                                              -1,2217
b3                                               0,0771
Ft                                               2,8842
Costo de cada bomba sin actualizar              46958,2 U$
CEMCI 1979 para Bombas y Compresores              293,4
CEMCI 2011 para Bombas y Compresores              904,7
Costo actualizado, 2011                        144786,0 U$
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
      INVERSIÓN Y OPERACIONALES

Inversión Final en Bombas de Tanques
Bombas equivalentes a una de GNL                         4,7814
                                                         69227
Costo de una bomba GNL, 2011                                 9,8 U$
                                                                 (2 por
Cantidad de Bombas en Planta                                   6 tanque)
Costo total de intercambiadores (sin instalación ni transporte)
       4,2 MMU$
Costo CIF P.A. considerando un 30%
       5,4 MMU$
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
     INVERSIÓN Y OPERACIONALES

Costo operativo para bombas de tanques
Número de bombas funcionando
simultáneamente                               2
Eficiencia de bombas                        0,7
                                         3786,4 HP/Unidad
                                                mmBTU/hr
Energía requerida por bomba                 9,6 unidad
Costo de gas natural                          3 U$/mmBTU
Costo anual de operación                    0,5 MMU$
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
       INVERSIÓN Y OPERACIONALES
• Otros equipos importantes
No existe suficiente información sobre el Main Cryogenic Heat
Exchanger como costos de referencia o correlaciones que
permitan determinar una cifra.
Para el sistema de enfriamiento de los ciclos del propano y del
refrigerante mixto se sabe que ciertas plantas utilizan
aeroenfriadores, sin embargo, se desconoce el tipo
aeroenfriador, el número utilizado y la distribución de los equipos
(cuantos en paralelo y cuantos en serie).
Para los 5 tanques separadores, si bien existen correlaciones, no
se han podido dimensionar, y tampoco se han encontrado los
tamaños de los correspondientes a alguna planta de referencia.
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
     INVERSIÓN Y OPERACIONALES

Otro tipo de equipos importantes
MCHE
                                    30 MMU$
Sistema de aeroenfriadores para ciclo de propano
                                    40 MMU$
Sistema de aeroenfriadores para ciclo de refrigerante mixto
                                    40 MMU$
Separadores
                                    10 MMU$
ESTIMACIÓN DE COSTOS DE
          INVERSIÓN Y OPERACIONALES
 • Otros costos operacionales (personal)
Tipo de Personal     Nº de personas       Sueldo a pagar   Total por actividad
                                                           (mensual)
Jefes de planta       15                    $ 1.500.000    $ 22.500.000
Administración        30                    $ 350.000      $ 10.500.000
Operarios             35                    $ 450.000      $ 15.750.000
Mantención            20                    $ 350.000      $ 7.000.000
Limpieza              25                    $ 250.000      $ 6.250.000
Cocina                10                    $ 450.000      $ 4.500.000
Transporte            15                    $ 300.000      $ 4.500.000
Otros                 30                    $ 400.000      $ 12.000.000
Total Sueldos a pagar (mensual)                            $ 83.000.000
Total Sueldos a pagar (mensual) (U$ = 500)                 U$ 166.000
Total Sueldos a pagar (U$ = 500) (periodo= 10)             U$ 1.660.000
Total Sueldos a pagar (anual) (U$ = 500) (periodo= 12)     U$ 1.992.000
EVALUACIÓN ECONÓMICA
Resumen de Inversiones (Todas las cifras en MMU$)
Compresores                                          104,1
Intercambiadores                                      46,3
Equipos generadores de electricidad                  704,5
Bombas criogénicas                                     5,4
MCHE                                                   30
Aeroenfriadores ciclo propano                          40
Aeroenfriadores ciclo ref. mixto                       40
Separadores                                            10
Tanques de contención total                          277,5
Total                                               1257,8
EVALUACIÓN ECONÓMICA
Estructura de costos de Lang para industrias tipo fluido (Todas las cifras en
MMU$)
                       Ítem                       Porcentaje      Inversión
Equipos de Proceso sin Instalar                             100%         1257,8
Costo de Instalación                                         47%          591,2
Instrumentación y Control Instalado                          18%          226,4
Piping Instalado                                             66%          830,1
Instalación Eléctrica                                        11%          138,4
Edificios                                                    18%          226,4
Urbanización                                                 10%          125,8
Instalaciones Auxiliares                                     70%          880,4
Terrenos                                                      6%            75,5
Utilidad Contratista                                         21%          264,1
Contingencia                                                 42%          528,3
Total                                                                    5144,3
EVALUACIÓN ECONÓMICA
Capital de trabajo (En mmU$)
3 Meses de Sueldo                              0,4980
3 Meses de Mat Prima                         316,8788
3 Meses de Gastos Generales                   31,6879
Total                                        349,0646


Datos para evaluación
Tasa de descuento                 12%
Impuesto                       17,50%
Periodo de evaluación              10 años
EVALUACIÓN ECONÓMICA
Evaluación (MM de dolares)
                                                                  0          1            2
INVERSION                                                    5493,4
INGRESOS (12 U$/mmBTU)                                                5070,0604   5070,0604
COSTOS VARIABLES
MATERIA PRIMA (3 U$/mmBTU)                                            1267,5151   1267,5151
GAS NATURAL COMO COMBUSTIBLE                                            94,6751     94,6751
SUELDOS                                                                  1,9920      1,9920
LEYES SOCIALES                                                           0,0398      0,0398
MANTENIMIENTO (2% de lo invertido en equipos)                           25,1557     25,1557
TOTAL COSTOS VARIABLES                                                1389,3777   1389,3777
COSTOS FIJOS
SEGUROS (0,35% del costo total de planta)                               19,227       19,227
GASTOS GENERALES (10% de inv en gas)                                  126,7515     126,7515
TOTAL COSTOS FIJOS                                                    145,9784     145,9784
UTILIDAD BRUTA                                                       3534,7042    3534,7042
DEPRECIACIÓN (lineal a 20 años de lo invertido en equipos)                 62,9         62,9
UTILIDAD ANTES DE IMPUESTO                                           3471,8150    3471,8150
IMPUESTO                                                              607,5676     607,5676
FLUJOS NETOS                                                 -5493,4 2927,1366    2927,1366
EVALUACIÓN ECONÓMICA


VAN               11045,6 mmU$
TIR                  53%
Periodo de rec.       2,0 años
ESTUDIO PRELIMINAR DE IMPACTO
          AMBIENTAL
Emisiones y Descargas
• Emisiones de Aire

• Las fuentes de emisiones están descritas
  principalmente como chimeneas e incluye los
  motores de turbinas de combustión para
  compresores y generación de energía, el
  calentador de regeneración de deshidratación,
  bombas de agua de reserva del sistema contra
  incendios que funcionan con diesel, generadores
  de emergencia de reserva que funcionan con
  diesel y sistemas de venteo.
Emisiones y Descargas
• Fuentes de Descarga de Efluentes Líquidos

• Se prevén dos tipos de efluentes para esta planta, estos
  son los efluentes “que tienen contacto” y los “que no
  tienen contacto”. El efluente “que tiene contacto” será
  aquel que entre en contacto con procesos industriales
  y que podrá contaminarse si existen residuos alrededor
  de los equipos. El efluente “que no tiene contacto” es
  aquel que se formara en los techos, las zonas de
  estacionamiento, las áreas no desarrolladas, etc. y se
  permitirá que se disperse mediante flujo laminar al
  sistema de drenaje de agua pluvial designado.
Emisiones y Descargas
• Fuentes de Residuos Sólidos
• Los residuos sólidos durante la fase operacional constarán de residuos
  domésticos y residuos industriales que incluirán plástico, vidrio, cartón, papel,
  materiales de empaques, y otros residuos relacionados con una oficina en
  funcionamiento, almacenes, instalaciones sanitarias, cocinas y viviendas, etc.
  Los residuos no peligrosos serán recolectados en la medida de lo posible, los
  materiales serán reusados o reciclados. Los que no puedan ser re-usados o
  reciclados serán recolectados, incinerados o transportados a una planta
  recicladora o a un relleno sanitario autorizado.
• Los residuos peligrosos que incluirán aceite usado, solventes, filtro o cualquier
  otro material contaminado con aceite, solventes, pintura, etc. serán
  almacenados en recipientes especiales. El área de contención estará cercada
  con una estructura en el techo y tendrá una ventilación apropiada. En lo
  posible estos materiales serán re-usados, reciclados o incinerados. Los residuos
  peligrosos que no puedan ser re-usados o reciclados serán recolectados y
  transportados hasta su destino final ya sea para su destrucción o tratamiento,
  en plantas autorizadas.
Componentes Ambientales e
              Indicadores de Cambio
Componente Indicadores de        Efectos
Ambiental Cambio
           Alteración en la       Se refiere a efectos ambientales tales como: Generación de polvo y
Aire       calidad del aire       material particulado (MP10), emisiones atmosféricas de fuentes
                                  móviles (gases de combustión de vehículos de transporte y
                                  equipos) y emisiones atmosféricas de fuentes fijas (NO2, SO2 y CO).
Ruido       Incremento de los     Considera el aumento de los niveles de ruido ambiental por encima
.           niveles de ruido      de los niveles permitidos
            Incremento de la      Se refiere al aumento directo del material particulado suspendido
Agua        turbidez en el agua en el agua de mar y a la alteración del hábitat acuático
            de mar
            Alteración de la      La cantidad del agua está asociada a la demanda de agua requerida
            cantidad y la         por el proyecto y la oferta del recurso. La calidad física está
            calidad físicoquímica asociada a cambios en la dirección y velocidad del agua y a su
            del agua de mar       relación con los patrones típicos de sedimentación en el área del
                                  proyecto. También, se relaciona a cambios en la calidad física o
                                  química del agua ocasionada por derrames accidentales de
                                  hidrocarburos (tales como combustibles, grasas y aceites) u otras
                                  sustancias asociadas que deterioran la calidad del recurso.
Componentes Ambientales e
              Indicadores de Cambio
Componente Indicadores de Cambio    Efectos
Ambiental
            Alteración de la        Asociada a efectos como: mezcla y la compactación de los
Suelo y     estructura del suelo    horizontes superficiales que pueden existir
Geoformas   Alteración de la        La calidad física del suelo se relaciona a la erosión
            calidad físicoquímica   superficial ocasionada por fenómenos eólicos o por
                                    sedimentos transportados por el agua, o la combinación de
                                    ambos. Las características químicas del suelo pueden ser
                                    afectadas por derrames de hidrocarburos u otras sustancias
                                    asociadas que deterioren la calidad del recurso.

            Alteración de           Está relacionada con el cambio de las formas del terreno
Suelo y     Geoformas               ocasionada por actividades de corte y relleno durante la
Geoformas                           fase de construcción.
            Alteración de la        Asociada a los cambios en los patrones de sedimentación
            morfología de           originados por la interacción con nuevas estructuras
            playa                   marinas fijas. (muelle marítimo)
Componentes Ambientales e
              Indicadores de Cambio
Componente Indicadores de               Efectos
Ambiental Cambio
              Pérdida de cobertura Remoción de la vegetación típica del área del proyecto
Flora y Fauna vegetal terrestre
Terrestre y Alteración de la estructura Se relaciona con la intervención directa del sustrato marino
Marina        y    composición de las y la afectación del hábitat de comunidades marinas.
              comunidades marinas.
              Alteración en la          Se refiere a la migración de población en busca de trabajo y
Social        composición               el surgimiento de asentamientos humanos.
              demográfica
              Alteración de             Se refiere a la alteración de las relaciones sociales
              costumbres locales        establecidas en la población al interactuar con trabajadores
                                        provenientes de otros lugares.
              Molestias a la            Afectación a la población que habita en las áreas próximas a
              población                 las vías (terrestres o marítimas) por donde se transportaran
                                        y movilizaran los equipos, maquinarias, insumos y el
                                        personal requeridos por el proyecto.Se refiere al aumento
                                        del flujo vehicular en las vías terrestres y el potencial de
                                        accidentes.
Componentes Ambientales e
                Indicadores de Cambio
          Aumento de la     Se refiere al incremento en los ingresos que percibirán los gobiernos
Económico recaudación       local y nacional por concepto de la recaudación tributaria que provendrá
          tributaria        de la operación.
          Aumento de la     Se relaciona con la compra de insumos, bienes y servicios relacionados
          demanda de bienes directamente con los requerimientos de construcción y operación de la
          y servicios       planta, lo que obligará a incrementar la calidad y la oferta de ciertos
                            bienes y servicios al nivel local, regional y nacional.
          Generación de     Se refiere a la demanda de trabajadores (calificados y no calificados) que
          empleos           el proyecto tendrá a lo largo del proceso de construcción y operación.
                            Este proyecto producirá dos tipos de puestos de trabajo: los puestos de
                            trabajo directos ó subcontratando, relacionados con la construcción de
                            la planta lo que traerá una disminución directa en la tasa de desempleo y
                            subempleo y los puestos de trabajo indirecto que se originarán por el
                            incremento en la demanda de bienes y servicios locales.
Cultural  Alteración o      Se relaciona con los hallazgos arqueológicos que no fueron encontrados
          destrucción del   durante el proceso de CIRA y que son descubiertos durante las
          patrimonio        actividades de construcción del proyecto,
          arqueológico
Cierre del sitio/retiro de las
                 instalaciones
• En el caso de que la Planta de GNL y las Instalaciones
  Marinas sean desmanteladas /retiradas, las actividades
  relacionadas con el cierre del sitio serán tratadas como un
  proyecto separado y tomando en referencia el desarrollo
  del plan de abandono, EIA y un plan de restauración del
  sitio.
• El plan de abandono incluiría un cronograma para el retiro
  de las instalaciones y el desmantelamiento de los equipos
  indicando el tiempo aproximado requerido para el retiro, la
  disposición y el abandono de todas las instalaciones para
  aquellas estructuras e instalaciones cuyo re-uso no sea
  posible, así como la restauración del sitio a una condición
  para un uso de tierra posterior.
CONCLUSIONES
• Las plantas de licuefacción son altamente rentables debido a la
  gran demanda mundial por energía.

• Otra prueba de esta gran rentabilidad es la evaluación económica
  realizada, que por grosera que ha sido (en términos de exactitud),
  ha dado interesantes resultados.

• El aspecto negativo es el gran costo en inversión y mantenimiento
  que estas plantas requieren, específicamente en lo que se refiere a
  la energía que se debe aportar a los compresores.

• Mientras la disponibilidad de hidrocarburos sea auspiciosa y el
  precio de venta se mantenga alto con respecto al de compra, este
  tipo de proyectos no enfrentan limitantes en cuanto a su
  sobrevivencia económica.
EVALUACIÓN ECONÓMICA DE PLANTA DE
 LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL (GNL)
EN COMPLEJO INDUSTRIAL CABO NEGRO




                  Asignatura:
            Ingeniería de Proyectos

                  Alumnos:
                Isabel Águila
               Rodrigo Hurtado

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Evaluación económica de planta de licuefacción de gas

  • 1. EVALUACIÓN ECONÓMICA DE PLANTA DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL (GNL) EN COMPLEJO INDUSTRIAL CABO NEGRO Asignatura: Ingeniería de Proyectos Alumnos: Isabel Águila Rodrigo Hurtado
  • 2. FUNDAMENTOS DE LA LICUEFACCIÓN Un ciclo de refrigeración simple El proceso más común es el ciclo de compresión de vapor. Variaciones de este mismo proceso se utilizan en la industria, en orden de enfriar corrientes de proceso a temperaturas bajo a la de los medios de refrigeración disponibles. El ciclo de compresión de vapor es muy simple, y consiste en solo cuatro componentes: compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador.
  • 3. PRIMEROS DISEÑOS DE PROCESOS DE LICUEFACCIÓN  Distintos tipos de diseños de procesos han sido desarrollados ya desde la década de los 60’, los cuales varían significativamente en complejidad y capacidad.  Si bien los procesos exactamente como se presentan a continuación ya no se utilizan, si han sido mejorados, y éstos representan la base de los procesos actuales.
  • 4. Proceso de cascada clásica  Consiste en tres ciclos de refrigerante. En cada ciclo, circula un fluido de refrigerante puro, el cual podrá ser cualquiera de los siguientes; propano, etano y metano.  Cada fluido de refrigerante que circule en su ciclo ejecuta los siguientes pasos: compresión, condensación, caída de presión isoentálpica y la evaporación
  • 5.
  • 6. Proceso de cascada clásica  Aunque se suponga que este proceso tiene un bajo consumo energético, presenta algunos inconvenientes: El alto número de compresores interdependientes. Su tecnología es complicada con la utilización de un gran número de intercambiadores de calor. La necesidad de almacenar, en cada tren, grandes cantidades de refrigerantes líquidos y de compensar todas las pérdidas. La imposibilidad de sub enfriar el GNL para que quede en la temperatura requerida (-162ºC). Esta temperatura es alcanzada mediante una válvula de globo, la cual genera una velocidad de flujo de evaporación sensible.
  • 7. Proceso de “TECHNIP-L` AIR LIQUIDE” (TEAL)  Consiste en un tipo de ciclo cascada donde el enfriamiento es transmitido de etapa por etapa, hasta que se alcancen las temperaturas que el proceso requiera.  Sin embargo, el fluido refrigerante es una mezcla única y adecuada de los componentes extraídos del gas natural anteriormente tratado (la extracción del dióxido de carbono, el ácido sulfhídrico y el agua).
  • 8.
  • 9. Proceso de “TECHNIP-L` AIR LIQUIDE” (TEAL)  Este proceso refrigerante, que también se conoce con el nombre de “cascada incorporada” tiene muchas ventajas en comparación con el proceso de cascada clásica: Temperaturas moderadas en las entradas de las etapas del compresor, con su deseable recuperación de frío. Menos cambiadores de calor criogénicos en este proceso, en comparación con el proceso de cascada clásica. El fluido refrigerante es extraído del mismo gas natural y no necesita ser almacenado, ni producido ni purificado. La posibilidad de sub-enfriamiento del gas natural licuado a una temperatura de -163ºC.
  • 10. Proceso de “AIR PRODUCTS AND CHEMICALS” • Utiliza los procesos de cascada clásica y de autorrefrigeración antes descritos. El refrigerante utilizado en el proceso de cascada clásica es propano puro, destinado al pre enfriamiento del gas natural y del refrigerante mixto. El refrigerante mixto es una mezcla de nitrógeno, metano, etano, propano y butano.
  • 11.
  • 12. Proceso de “AIR PRODUCTS AND CHEMICALS” • Ventajas Utilización de compresores centrífugos, que son más seguros en comparación con los compresores axiales. Utilización de refrigerante mixto cuyos componentes son parte del gas natural. Posibilidad de sub enfriar el gas natural licuado. Utilización de un solo cambiador de calor criogénico. Aunque sea muy grande, sus dimensiones aproximadas son de 30 metros de altura y 4 metros de diámetro para licuar aproximadamente 1,5·109 mt3/anuales de gas natural.
  • 13. Proceso de “TECHNIP- SNAMPROGETTI”  El gas natural tratado que entra al tren de licuefacción es primeramente pre enfriado en un cambiador de calor con hojas planas y delgadas.  Pasa por la torre fraccionadora donde la fracción pesada C2+ es separada; luego es condensado y sub enfriado en el cambiador de calor criogénico bobinado en espiral vertical.  El gas natural licuado sale del cambiador criogénico a una temperatura -162ºC, y posteriormente es almacenado.
  • 14.
  • 15. Proceso de “TECHNIP- SNAMPROGETTI”  Igual que en el caso de los procesos presentados anteriormente, las ventajas principales de este proceso son: Sencillez del proceso, ya que se requieren menos equipos. Flexibilidad, ya que la composición del refrigerante podrá ser ajustada para acomodar las curvas de enfriamiento del gas natural, permitiendo el diseño del proceso para adaptarse más eficientemente a las condiciones climatológicas en la obra.
  • 16. A continuación se presenta una tabla comparativa con los distintos tipos de procesos de licuefacción presentados: Resumen de los primeros procesos de licuefacción Número de Consumo Sub Refrigerante Procesos MCR cambiadores de Compresores de enfriamiento Puro calor energía GNL Cascada X Alto Centrífugos Bajo No Clásico TEAL AIR Normal Axiales Alto Sí AIR Products and X X Normal Centrífugos Alto Sí Chemicals Tec. SP X Bajo Centrífugos Alto Sí
  • 17. Producción de GNL por tipo de proceso
  • 18. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR
  • 19. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR  El primer paso es el enfriamiento por el propano. El gas natural es pre-enfriado hasta aproximadamente -36ºC, antes de pasar por el Intercambiador de Calor Criogénico Principal (MCHE), donde es condensado y sub enfriado hasta aproximadamente -157ºC por el ciclo del refrigerante mixto.  La alimentación de gas natural usualmente se encuentra a una presión de alrededor de 40 bar, por lo que el enfriamiento para lograr la especificación del GNL de -162ºC se obtiene por una expansión isoentálpica a través de una válvula.
  • 20. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR  El ciclo del propano también se utiliza para pre enfriar el refrigerante mixto.  El propano se comprime a una presión lo suficientemente alta en orden de ser condensada por agua de enfriamiento.  La presión debe ser lo suficientemente alta de tal forma de que el propano logre llegar a estado líquido a la temperatura lograda por el enfriamiento.  A la corriente de propano se le baja la presión y vaporiza mediante transferencia de calor con gas natural y refrigerante mixto.
  • 21. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR • Los descensos en la presión y transferencias de calor por los cuales pasa el propano ocurren en tres etapas, donde en vapor de propano es enviado de vuelta a compresores después de cada etapa. • Los últimos intercambiadores de calor en el ciclo del propano deben alcanzar de sobre calentar al propano de tal manera de evitar la entrada de líquido al primer compresor.
  • 22. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR • Después del pre enfriamiento, el refrigerante mixto es parcialmente condensado y enviado a un separador a alta presión, antes de ingresar al Intercambiador de Calor Criogénico Principal (MCHE).
  • 23. Intercambiador de Calor Criogénico Principal (MCHE). 270 ton de aluminio 4,5 mt ancho 40 mt alto
  • 24. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR • Las corrientes de vapor y líquido del refrigerante mixto que salen del separador pasan por circuitos separados a través del MCHE, y son enfriadas, condensadas y sub enfriadas por intercambio de calor interno junto con el gas natural. • A las dos corrientes de refrigerante sub enfriadas se les disminuye la presión, reduciendo su temperatura para proveer el enfriamiento necesario a sus respectivas áreas del MCHE.
  • 25. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR  A medida que las corrientes de baja presión de refrigerante mixto fluyen aguas abajo por el MCHE, éstas son vaporizadas y sobrecalentadas al enfriar el gas natural (y las mismas corrientes de refrigerante mixto).  Las dos corrientes de refrigerante mixto de baja presión, se juntan y ésta corriente se recomprime y enfría con intercambiadores con agua para completar el ciclo.  El resultado de éste proceso es una corriente de gas natural a alta presión, con una temperatura de aproximadamente -157ºC, para luego bajarle la presión hasta alcanzar 1 atm y -162ºC.
  • 26. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR • El paquete termodinámico utilizado fue Peng- Robinson en todas las corrientes y equipos. Composición del gas natural Componente Fracción (%) Metano (C1) 94,46 Etano (C2) 3,950 Propano (C3) 0,180 n-Butano (n-C4) 0,030 Nitrógeno (N2) 1,380
  • 27. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR Composición del refrigerante mixto Componente Fracción (%) Metano (C1) 45 Etano (C2) 45 Propano (C3) 2 n-Butano (n-C4) 0 Nitrógeno (N2) 8
  • 28. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR Parámetros de proceso Parámetro Valor Gas natural Presión de entrada de GN 40 bar Temperatura de entrada de GN 30ºC Flujo de alimentación de GN 60000 kmol/h Propano (C3) Temperatura después de enfriamiento por agua 30ºC Refrigerante Mixto (MR) 30ºC Intercambiadores de calor en ciclo de propano ∆P por los tubos 0,5 bar ∆P por la carcasa 0,1 bar MCHE ∆P en las corrientes calientes 5 bar ∆P en las corrientes frías 0,5 bar
  • 29. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR  La alimentación de gas natural a la planta se ha considerado de 60000 kmol/hr, lo que corresponde a aproximadamente 8,4 MTPA (millones de toneladas por año).  La presión asignada en los mixers o mezcladores ha sido determinada con la opción equalize all. Esta elección implica que el ciclo de propano tiene una igual disminución de presión por el lado del gas natural y por el lado del refrigerante mixto.  Esta elección fue realizada el proceso real de mezcla, donde hasta tres tuberías se conectan en una junta de tuberías (pipe joint).
  • 30. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR  Los intercambiadores de calor en el ciclo de pre enfriamiento se han modelado como intercambiadores de tubo y carcasa.  El Intercambiador de Calor Criogénico Principal (MCHE) se ha modelado como una combinación de dos LNG-type Exchangers, los cuales son equipos especiales con los que cuenta Aspen Hysys.
  • 31. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR • Todos los intercambiadores de calor han sido simulados con el modelo de contra corriente Weighted, con este modelo, las curvas de calentamiento se dividen en intervalos, y el balance de energía se desarrolla en cada uno de estos intervalos. • En vez de utilizar solo un compresor, la compresión del refrigerante mixto fue dividida en tres compresores con inter enfriamiento. Esto es típico en los diseños actuales existentes, ya que, al no tener un solo gran compresor, se evita que la temperatura de salida alcance valores muy altos que no son apropiados para el material.
  • 32. SIMULACIÓN EN HYSYS DEL PROCESO C3MR • Lamentablemente, éste modelo es bastante complejo, ya que posee tres reciclos y la flexibilidad de operación que ofrece el MCHE por tener varias corrientes y más aun con recirculaciones, hace que el modelo en general sea difícil de manipular sin que deje de funcionar correctamente.
  • 33. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES • Compresores del ciclo de propano y del ciclo de refrigerante mixto Los compresores de ambos ciclos constituyen ser los equipos más importantes por la enorme demanda en mW que requiere su funcionamiento.
  • 34. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES Costo de los compresores del ciclo de propano y refrigerante mixto Compresores centrífugos del ciclo de Propano CEMCI Oct. CEMCI Abr. Costo Energía Costo sin 1981 para 2011 para Compresor actualizado Requerida [hp] actualizar, 1985 Bombas y Bombas y 2011 Compresores Compresores K-1-C3 18157,0 2836950,3 421,1 904,7 6094963,0 K-2-C3 33824,9 4172258,7 421,1 904,7 8963767,3 K-3-C3 75454,4 6861344,3 421,1 904,7 14741054,9 Compresores centrífugos del ciclo de Refrigerante Mixto K-1-MR 206566,5 12810964,7 421,1 904,7 27523343,1 K-2-MR 53648,6 5553553,1 421,1 904,7 11931369,0 K-3-MR 45668,7 5025837,3 421,1 904,7 10797613,4 Costo total de los compresores en ambos ciclos (sin instalación ni trasporte) 80,1 MMU$ Costo CIF P.A. considerando un 30% 104,1 MMU$
  • 35. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES Costo operativo en energía de compresores 323126,8 Kw 1102,5 mmbtu/hr (Energía requerida) 0,4 Eficiencia 2756,4 mmbtu/hr (Energía a consumir) 3 U$/mmbtu 72,4 MMU$ anuales
  • 36. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES Requerimientos de energía de los compresores Compresor Energía Requerida [hp] Energía Requerida [kW] K-1-C3 18157,0 13539,7 K-2-C3 33824,9 25223,2 K-3-C3 75454,4 56266,4 K-1-MR 206566,5 154036,6 K-2-MR 53648,6 40005,8 K-3-MR 45668,7 34055,2 Energía total 323126,8 kW 323,1 mW 807816,9 kW (Considerando eficiencia de 0,4) Inversión en suministro de energía 500 U$/kW 484,69 MMU$ CEMCI 2005 para Maquinaria eléctrica 374,6 CEMCI 2011 para Maquinaria eléctrica 502,6 Inversión actualizada (sin instalación ni transporte) 541,9 MMU$ Costo CIF P.A. considerando un 30% 704,5 MMU$
  • 37. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES • Intercambiadores para pre enfriamiento del gas natural Costo de intercambiadores de pre enfriamiento del gas natural E-103 E-104 E-105 UA [BTU/hr ºf] 4278673,1 3790249,1 3456694,3 U est. [BTU/hr ft2 ºf] 57,5 57,5 57,5 A [ft2] 74411,7 65917,4 60116,4 Rango de presión mayor [psig] 300-600 300-600 300-600 Fp 1,8 1,8 1,8 fd (fixed head) 0,9 0,9 0,9 fm (material) 2,6 2,6 2,6 Cb 1119018,8 966257,4 865424,1 Costo sin actualizar, 1979 4847497,1 4089908,1 3599000,4 CEMCI 1979 para Maquinaria de procesos 234,1 234,1 234,1 CEMCI 2011 para Maquinaria de procesos 665,3 665,3 665,3 Costo actualizado 2011 13776334,1 11623305,7 10228171,6 Costo total de intercambiadores (sin instalación ni transporte) 35,6 MMU$ Costo CIF P.A. considerando un 30% 46,3 MMU$
  • 38. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES • Tanques de contención total Detalle de acero y hormigón Característica Tanque Tanque Fundacione Techo Estructura Primario (acero secundario s (anillo (acero 9% Ni) (Hormigón) (hormigón hormigón) Carbono) reforzado) Altura (h) 39 m 42 m 14 m Diámetro (D) 78,5 m 81,2 m 87 m 82,4 m Espesor (e) 0,042 m 1m 1,3 m 1m Volumen de 810,72 m3 10.846 m3 7.728 m3 4.412 m3 3.750 ton Material Precio material 5.850 U$/ton 250 U$/m3 250 U$/m3 250 U$/m3 3.850 U$/ton Costo total 43 MMU$ 2,7 MMU$ 2 MMU$ 1,1 MMU$ 14,5 MMU$
  • 39. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES Detalle de aislantes Característica Lana de vidrio Perlita expandida Perlita Aisladores 5 capas (paredes) expandida sísmicos (fondo) Altura (h) 0,05 m 42 m 0,05m 0,5 m Diámetro (D) 78,584 m 78,2 m 80 m 1,5 m Espesor (e) 1,2 m Volumen de 1.212,55m3 12.635,23 m3 251,34 m3 260 unidades Material Precio 1.450U$/m3 1.950 U$/m3 1.950 U$/m3 3.250U$/unitario material Costo total 1,8 MMU$ 25 MMU$ 0,5 MMU$ 0,89 MMU$
  • 40. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES Costo Total de un tanque de 160.000 90,4 MMU$ m3 (Solo materiales) Cantidad de tanques Cantidad Costo unitario Costo Total Tanque grande 3 90,4 MMU$ 271,2 MMU$ (160.000 m3) Loza para tanque 25.000 m3 250 U$ 6,25 MMU$ Costo total de los 3 tanque (Solo 277,45 MMU$ materiales y sin bombas)
  • 41. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES • Bombas sumergibles en tanques de contención total Requerimientos de cada bomba Densidad del GNL 448,1 kg/mt3 987949,6 kg/hr Flujo másico total de GNL 987,9 ton/hr Flujo volumétrico total de GNL 2204,7 mt3/hr gal/min 9700,7 (gpm) gal/min Capacidad de cada bomba sumergible 4850,4 (gpm) Aumento de presión (∆P requerido) 12,8 barg 1280000 pascales H (altura de cabeza necesaria) 291,4749 metros 956,2826 pies H (altura de cabeza máxima permitida por el tipo de bomba elegida para la ecuación 6.7.) 200 pies
  • 42. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES Parámetros del tipo de bomba elegida y costo actualizado Fm (Factor del material) 2 Acero Inox. 304 Cb 8140,6 b1 5,1029 b2 -1,2217 b3 0,0771 Ft 2,8842 Costo de cada bomba sin actualizar 46958,2 U$ CEMCI 1979 para Bombas y Compresores 293,4 CEMCI 2011 para Bombas y Compresores 904,7 Costo actualizado, 2011 144786,0 U$
  • 43. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES Inversión Final en Bombas de Tanques Bombas equivalentes a una de GNL 4,7814 69227 Costo de una bomba GNL, 2011 9,8 U$ (2 por Cantidad de Bombas en Planta 6 tanque) Costo total de intercambiadores (sin instalación ni transporte) 4,2 MMU$ Costo CIF P.A. considerando un 30% 5,4 MMU$
  • 44. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES Costo operativo para bombas de tanques Número de bombas funcionando simultáneamente 2 Eficiencia de bombas 0,7 3786,4 HP/Unidad mmBTU/hr Energía requerida por bomba 9,6 unidad Costo de gas natural 3 U$/mmBTU Costo anual de operación 0,5 MMU$
  • 45. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES • Otros equipos importantes No existe suficiente información sobre el Main Cryogenic Heat Exchanger como costos de referencia o correlaciones que permitan determinar una cifra. Para el sistema de enfriamiento de los ciclos del propano y del refrigerante mixto se sabe que ciertas plantas utilizan aeroenfriadores, sin embargo, se desconoce el tipo aeroenfriador, el número utilizado y la distribución de los equipos (cuantos en paralelo y cuantos en serie). Para los 5 tanques separadores, si bien existen correlaciones, no se han podido dimensionar, y tampoco se han encontrado los tamaños de los correspondientes a alguna planta de referencia.
  • 46. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES Otro tipo de equipos importantes MCHE 30 MMU$ Sistema de aeroenfriadores para ciclo de propano 40 MMU$ Sistema de aeroenfriadores para ciclo de refrigerante mixto 40 MMU$ Separadores 10 MMU$
  • 47. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN Y OPERACIONALES • Otros costos operacionales (personal) Tipo de Personal Nº de personas Sueldo a pagar Total por actividad (mensual) Jefes de planta 15 $ 1.500.000 $ 22.500.000 Administración 30 $ 350.000 $ 10.500.000 Operarios 35 $ 450.000 $ 15.750.000 Mantención 20 $ 350.000 $ 7.000.000 Limpieza 25 $ 250.000 $ 6.250.000 Cocina 10 $ 450.000 $ 4.500.000 Transporte 15 $ 300.000 $ 4.500.000 Otros 30 $ 400.000 $ 12.000.000 Total Sueldos a pagar (mensual) $ 83.000.000 Total Sueldos a pagar (mensual) (U$ = 500) U$ 166.000 Total Sueldos a pagar (U$ = 500) (periodo= 10) U$ 1.660.000 Total Sueldos a pagar (anual) (U$ = 500) (periodo= 12) U$ 1.992.000
  • 48. EVALUACIÓN ECONÓMICA Resumen de Inversiones (Todas las cifras en MMU$) Compresores 104,1 Intercambiadores 46,3 Equipos generadores de electricidad 704,5 Bombas criogénicas 5,4 MCHE 30 Aeroenfriadores ciclo propano 40 Aeroenfriadores ciclo ref. mixto 40 Separadores 10 Tanques de contención total 277,5 Total 1257,8
  • 49. EVALUACIÓN ECONÓMICA Estructura de costos de Lang para industrias tipo fluido (Todas las cifras en MMU$) Ítem Porcentaje Inversión Equipos de Proceso sin Instalar 100% 1257,8 Costo de Instalación 47% 591,2 Instrumentación y Control Instalado 18% 226,4 Piping Instalado 66% 830,1 Instalación Eléctrica 11% 138,4 Edificios 18% 226,4 Urbanización 10% 125,8 Instalaciones Auxiliares 70% 880,4 Terrenos 6% 75,5 Utilidad Contratista 21% 264,1 Contingencia 42% 528,3 Total 5144,3
  • 50. EVALUACIÓN ECONÓMICA Capital de trabajo (En mmU$) 3 Meses de Sueldo 0,4980 3 Meses de Mat Prima 316,8788 3 Meses de Gastos Generales 31,6879 Total 349,0646 Datos para evaluación Tasa de descuento 12% Impuesto 17,50% Periodo de evaluación 10 años
  • 51. EVALUACIÓN ECONÓMICA Evaluación (MM de dolares) 0 1 2 INVERSION 5493,4 INGRESOS (12 U$/mmBTU) 5070,0604 5070,0604 COSTOS VARIABLES MATERIA PRIMA (3 U$/mmBTU) 1267,5151 1267,5151 GAS NATURAL COMO COMBUSTIBLE 94,6751 94,6751 SUELDOS 1,9920 1,9920 LEYES SOCIALES 0,0398 0,0398 MANTENIMIENTO (2% de lo invertido en equipos) 25,1557 25,1557 TOTAL COSTOS VARIABLES 1389,3777 1389,3777 COSTOS FIJOS SEGUROS (0,35% del costo total de planta) 19,227 19,227 GASTOS GENERALES (10% de inv en gas) 126,7515 126,7515 TOTAL COSTOS FIJOS 145,9784 145,9784 UTILIDAD BRUTA 3534,7042 3534,7042 DEPRECIACIÓN (lineal a 20 años de lo invertido en equipos) 62,9 62,9 UTILIDAD ANTES DE IMPUESTO 3471,8150 3471,8150 IMPUESTO 607,5676 607,5676 FLUJOS NETOS -5493,4 2927,1366 2927,1366
  • 52. EVALUACIÓN ECONÓMICA VAN 11045,6 mmU$ TIR 53% Periodo de rec. 2,0 años
  • 53. ESTUDIO PRELIMINAR DE IMPACTO AMBIENTAL
  • 54. Emisiones y Descargas • Emisiones de Aire • Las fuentes de emisiones están descritas principalmente como chimeneas e incluye los motores de turbinas de combustión para compresores y generación de energía, el calentador de regeneración de deshidratación, bombas de agua de reserva del sistema contra incendios que funcionan con diesel, generadores de emergencia de reserva que funcionan con diesel y sistemas de venteo.
  • 55. Emisiones y Descargas • Fuentes de Descarga de Efluentes Líquidos • Se prevén dos tipos de efluentes para esta planta, estos son los efluentes “que tienen contacto” y los “que no tienen contacto”. El efluente “que tiene contacto” será aquel que entre en contacto con procesos industriales y que podrá contaminarse si existen residuos alrededor de los equipos. El efluente “que no tiene contacto” es aquel que se formara en los techos, las zonas de estacionamiento, las áreas no desarrolladas, etc. y se permitirá que se disperse mediante flujo laminar al sistema de drenaje de agua pluvial designado.
  • 56. Emisiones y Descargas • Fuentes de Residuos Sólidos • Los residuos sólidos durante la fase operacional constarán de residuos domésticos y residuos industriales que incluirán plástico, vidrio, cartón, papel, materiales de empaques, y otros residuos relacionados con una oficina en funcionamiento, almacenes, instalaciones sanitarias, cocinas y viviendas, etc. Los residuos no peligrosos serán recolectados en la medida de lo posible, los materiales serán reusados o reciclados. Los que no puedan ser re-usados o reciclados serán recolectados, incinerados o transportados a una planta recicladora o a un relleno sanitario autorizado. • Los residuos peligrosos que incluirán aceite usado, solventes, filtro o cualquier otro material contaminado con aceite, solventes, pintura, etc. serán almacenados en recipientes especiales. El área de contención estará cercada con una estructura en el techo y tendrá una ventilación apropiada. En lo posible estos materiales serán re-usados, reciclados o incinerados. Los residuos peligrosos que no puedan ser re-usados o reciclados serán recolectados y transportados hasta su destino final ya sea para su destrucción o tratamiento, en plantas autorizadas.
  • 57. Componentes Ambientales e Indicadores de Cambio Componente Indicadores de Efectos Ambiental Cambio Alteración en la Se refiere a efectos ambientales tales como: Generación de polvo y Aire calidad del aire material particulado (MP10), emisiones atmosféricas de fuentes móviles (gases de combustión de vehículos de transporte y equipos) y emisiones atmosféricas de fuentes fijas (NO2, SO2 y CO). Ruido Incremento de los Considera el aumento de los niveles de ruido ambiental por encima . niveles de ruido de los niveles permitidos Incremento de la Se refiere al aumento directo del material particulado suspendido Agua turbidez en el agua en el agua de mar y a la alteración del hábitat acuático de mar Alteración de la La cantidad del agua está asociada a la demanda de agua requerida cantidad y la por el proyecto y la oferta del recurso. La calidad física está calidad físicoquímica asociada a cambios en la dirección y velocidad del agua y a su del agua de mar relación con los patrones típicos de sedimentación en el área del proyecto. También, se relaciona a cambios en la calidad física o química del agua ocasionada por derrames accidentales de hidrocarburos (tales como combustibles, grasas y aceites) u otras sustancias asociadas que deterioran la calidad del recurso.
  • 58. Componentes Ambientales e Indicadores de Cambio Componente Indicadores de Cambio Efectos Ambiental Alteración de la Asociada a efectos como: mezcla y la compactación de los Suelo y estructura del suelo horizontes superficiales que pueden existir Geoformas Alteración de la La calidad física del suelo se relaciona a la erosión calidad físicoquímica superficial ocasionada por fenómenos eólicos o por sedimentos transportados por el agua, o la combinación de ambos. Las características químicas del suelo pueden ser afectadas por derrames de hidrocarburos u otras sustancias asociadas que deterioren la calidad del recurso. Alteración de Está relacionada con el cambio de las formas del terreno Suelo y Geoformas ocasionada por actividades de corte y relleno durante la Geoformas fase de construcción. Alteración de la Asociada a los cambios en los patrones de sedimentación morfología de originados por la interacción con nuevas estructuras playa marinas fijas. (muelle marítimo)
  • 59. Componentes Ambientales e Indicadores de Cambio Componente Indicadores de Efectos Ambiental Cambio Pérdida de cobertura Remoción de la vegetación típica del área del proyecto Flora y Fauna vegetal terrestre Terrestre y Alteración de la estructura Se relaciona con la intervención directa del sustrato marino Marina y composición de las y la afectación del hábitat de comunidades marinas. comunidades marinas. Alteración en la Se refiere a la migración de población en busca de trabajo y Social composición el surgimiento de asentamientos humanos. demográfica Alteración de Se refiere a la alteración de las relaciones sociales costumbres locales establecidas en la población al interactuar con trabajadores provenientes de otros lugares. Molestias a la Afectación a la población que habita en las áreas próximas a población las vías (terrestres o marítimas) por donde se transportaran y movilizaran los equipos, maquinarias, insumos y el personal requeridos por el proyecto.Se refiere al aumento del flujo vehicular en las vías terrestres y el potencial de accidentes.
  • 60. Componentes Ambientales e Indicadores de Cambio Aumento de la Se refiere al incremento en los ingresos que percibirán los gobiernos Económico recaudación local y nacional por concepto de la recaudación tributaria que provendrá tributaria de la operación. Aumento de la Se relaciona con la compra de insumos, bienes y servicios relacionados demanda de bienes directamente con los requerimientos de construcción y operación de la y servicios planta, lo que obligará a incrementar la calidad y la oferta de ciertos bienes y servicios al nivel local, regional y nacional. Generación de Se refiere a la demanda de trabajadores (calificados y no calificados) que empleos el proyecto tendrá a lo largo del proceso de construcción y operación. Este proyecto producirá dos tipos de puestos de trabajo: los puestos de trabajo directos ó subcontratando, relacionados con la construcción de la planta lo que traerá una disminución directa en la tasa de desempleo y subempleo y los puestos de trabajo indirecto que se originarán por el incremento en la demanda de bienes y servicios locales. Cultural Alteración o Se relaciona con los hallazgos arqueológicos que no fueron encontrados destrucción del durante el proceso de CIRA y que son descubiertos durante las patrimonio actividades de construcción del proyecto, arqueológico
  • 61. Cierre del sitio/retiro de las instalaciones • En el caso de que la Planta de GNL y las Instalaciones Marinas sean desmanteladas /retiradas, las actividades relacionadas con el cierre del sitio serán tratadas como un proyecto separado y tomando en referencia el desarrollo del plan de abandono, EIA y un plan de restauración del sitio. • El plan de abandono incluiría un cronograma para el retiro de las instalaciones y el desmantelamiento de los equipos indicando el tiempo aproximado requerido para el retiro, la disposición y el abandono de todas las instalaciones para aquellas estructuras e instalaciones cuyo re-uso no sea posible, así como la restauración del sitio a una condición para un uso de tierra posterior.
  • 62. CONCLUSIONES • Las plantas de licuefacción son altamente rentables debido a la gran demanda mundial por energía. • Otra prueba de esta gran rentabilidad es la evaluación económica realizada, que por grosera que ha sido (en términos de exactitud), ha dado interesantes resultados. • El aspecto negativo es el gran costo en inversión y mantenimiento que estas plantas requieren, específicamente en lo que se refiere a la energía que se debe aportar a los compresores. • Mientras la disponibilidad de hidrocarburos sea auspiciosa y el precio de venta se mantenga alto con respecto al de compra, este tipo de proyectos no enfrentan limitantes en cuanto a su sobrevivencia económica.
  • 63. EVALUACIÓN ECONÓMICA DE PLANTA DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL (GNL) EN COMPLEJO INDUSTRIAL CABO NEGRO Asignatura: Ingeniería de Proyectos Alumnos: Isabel Águila Rodrigo Hurtado