UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOJe,_S • DE MEXICO (1 71 • FACULTAD DE QUIMICA "ESTUDIO PARA EL ESTABLECIMIENTO DE UNA PLANTA DE POLITETRAFLUOROETILENO Y SU MONOMERO" TESIS MANCOMUNADA QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERA QUIMICA PR E S E N 1 A N MOLINA RAM IREZ GRACIA KARINA MUÑIZ. VARGAS ADRIANA U DM I MEXICO, D. F. 1995 FALLA DE ORIGEN TESIS CON FALLA DE ORIGEN UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. del tem JURADO ASIGNADO: Presidente: Prof.: Eduardo Rojo y de Regil Vocal.: Prof.: Carlos Escobar Toledo Secretario: Prof: Ramón Amaud Huerta ler. Suplente: Prof: Amando José Padilla Ramírez 2do. Suplente: Prof.; Marco Antonio Uresti Maldonado Sitio donde se desarrolló el tema. Departamento de Administración Industrial de la Facultad de Química. 74e Dr. C s E. Escobar Toledo. Sustentantes: Molina Ramírez Gracia Karina Muñiz Vargas Adriana J. A mis padres, por ser el ejemplo a seguir en la lucha por obtener lo que quiero y apoyarme en esa grandiosa experiencia. Los quiero y admiro. A mis hermanos, Mario, Claudia y Carlos porque de cada uno de ustedes he aprendido muchas cosas buenas, pero sobretodo la unidad,el apoyo y el cariño. A las familias Vargas y Muñiz. A mi abuelo, porque de tí aprendí la alegría de vivir. A Conchita porque siempre has estado conmigo, en las buenas y en las malas. Gracias por ser mi amiga. A Karina, por ser mi amiga y poder compartir y lograr esta gran experiencia, lo que me dió la oportunidad deconflar y creer en ti que eres una persona con la que de verdad puedo contar. Gracias. A todos mis amigos que siempre han estado presentes en mi vida: Tere, Oh, Toña, Rocío, Karime, Sara, Aída, Ana Laura, Irma Z., Gaby, Mary Carmen, Clara, Taniveth, Constantino, Iván, Andrés, Masahiro, Alfredo, Carlos, Jorge, Javo, Alejandro, Memo. A ti Moisés, porque aunque ya no estés presente físicamente, lo estás en mi corazón y en mi pensamiento. Siempre te recordaré con cariño. 2(Iriana. A mis padres por todo su amor y apoyo en todos mis proyectos. Espero que estera tan orgullosos de mi, como yo de ustedes. Los amo. A mi hermana Ruth por ayudarme en todo lo que he necesitado y por tenerme tanta paciencia (casi siempre). A mis hermanos Adriana y Alejandro por estar siempre ahí cuando los necesito; y a mi adorada nena Petel por hacerme la vida más linda. A mis abuelos, tíos, primos, y a toda mi amada famila. A Horacio Flores. Siempre has sido una persona especial, tu sabes lo importante que eres para mi. Gracias por tu cariño incondicional A mi compañera de tesis Adriana Muñiz por compartir conmigo una aventura más y aguantarme mis ataques neuróticos. Eres una gran amiga. A mis queridos amigos: Yadira, Diana, Miami, Fernando, Pablo y Ernesto. ./(proa AGRADECIMIENTOS A Dios por damos la fuerza para cumplir uno de de nuestros mayores sueños. A la Universidad Nacional Autónoma de México por abrimos sus puertas. A la Facultad de Química por permitimos ser parte de ella. A nuestros Profesores por todas las enseñanzas que nos transmitieron. Al Departamento de Administración Industrial de la Facultad de Química por todas las facilidades otorgadas para la realización de esta tesis. Al H. Jurado. Al Dr. Carlos Escobar Toledo por damos la opotunidad de ser parte de este proyecto. A Marco Vázquez Frias, aunque ya no estés aquí, tú eres la luz que nos hará continuar nuestro camino. Siempre estás en nuestro corazón. A Horacio Flores Sandoval por tu ayuda incondicional y por demostramos lo maravilloso que es la amistad. Eres una persona muy valiosa para nosotras. A Pedro Vázquez "el Brother", no es necesario que te digamos cuanto te queremos, tú lo sabes bien. A Jaime y Humberto Díaz, por abrirnos las puertas de su casa y brindamos su amistad y confianza. A Óscar Gutiérrez S. porque, independientemente de la gran ayuda que nos brindaste para realizar esta tesis, nos diste la oportunidad de conocerte; eres un gran amigo. A la Fam. Flores Sandoval por hacernos sentir como en casa. A Gloria Pombo por todos los consejos que nos dió, tanto para nuestra vida personal, como profesional. A Rogelio Hernández, gracias por tu ayuda desinteresada. A Gumaro por estar siempre en la mejor disposición de ayudamos. A nuestros amigos: Johnny, Tofo, Memo, Federico, Alberto, Edmundo, Pedro, Max, Erich, José Ramón, América, Conchita, Gaby, Ceci, Arlette y Gina. " En un sentido amplio, no existen los que se llaman hechos triviales. Una cadena no es más fuerte que su eslabón más débil, y todos los datos encajan en alguna parte del gran esquema de las cosas. Un detalle aparentemente sin importancia puede adquirirla en manos de un investigador o de un científico ". G. Stimpson. ÍNDICE Página. INTRODUCCIÓN . I. Marco de referencia. 1 II. Objetivo 5 CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES. . 6 1.1. Fluoropolimeros 9 1.2. Politetrafluoroetileno . 11 1.2.1. Descripción e Importancia 11 1.2.2. Propiedades . 15 1.2.3. Usos . 20 1.2.4 Material sustituto 28 1.3. Principales productores de fluoropolimeros en el mundo 30 1.3.1. Estados Unidos de América. . 30 1.3.2. Europa. . 32 1.3.3, Japón . 34 CAPÍTULO 2. ANÁLISIS DE MERCADO.. 36 2.1. Situación mundial de los fluoropolímeros 36 2.2. Situación en Estados Unidos de América. 37 2.2.1. Balanza comercial . 37 2.2.2. Producción y ventas. . 38 2.3. Situación en México . 40 CAPÍTULO 3, ANÁLISIS ECONOMÉTRICO 43 3.1. Antecedentes . 43 3.2. El papel de los pronósticos en la Planeación Estratégica. 46 3.3. Importancia de los pronósticos y la Planeación Estratégica en la estructura organizacional 49 3.4. Análisis de regresión simple . 52 3.4.1. Resultados de la regresión simple . 54 3.5. Análisis econométrico utilizando regresión múltiple . 61 3.5.1. Resultados del modelo econométrico . 65 3,6. Punto de equilibrio . 66 3,7. Justificación de la capacidad de la planta 67 CAPÍTULO 4. RUTA TECNOLÓGICA . 69 4.1. Ruta tecnológica para el PTFE 69 4.1.1. Reacciones principales 69 4.1.2. Esquema de la ruta tecnológica 70 4.2. Materias primas 71 4.2.1. Clorometano . 71 4.2.2. Clorodifluorometano . 72 4.3. Costos de materias primas 73 4.3.1. Cloración térmica del metano. 73 4.3.2. Clorometanos de metano! y cloro 74 4.3.3. Clorodifluorometano . 75 4.4. Valor agregado de la cadena 75 4.5. Análisis de factibilidad 77 4.5,1. Método del la Tasa Interna de Recuperación (TIR) 77 4.5.2. Método del Valor Presente Neto (VPN) 82 CAPÍTULO 5. INGENIERÍA BÁSICA. 86 5,1. Tetrafluoroetileno 87 5.1.1. Descripción del proceso 87 5.2. Poli tetrafluoroetileno . 98 5,2.1. Descripción del proceso 98 CAPÍTULO 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 109 ANEXOS. Anexo A. Estudio sobre el cable y alambre plenum. Anexo B. Resultados del análisis de regresión múltiple. Anexo C. Resultados de la Tasa Interna de Recuperación. Anexo D. Lista de equipo para el proceso del TFE y PTFE. Anexo E. Balance de materia para el TFE y PTFE, Anexo F. Diagrama de bloques para el TFE y PTFE. Anexo G. Diagrama de flujo para el TFE y PTFE. GLOSARIO. BIBLIOGRAFÍA. INTRODUCCIÓN 1.1 MARCO DE REFERENCIA La presente tesis se enmarca en el proyecto de investigación denominado "Perspectivas de la Industria Petroquímica en México", que se está desarrollando en esta Facultad de Química (in. ") Este proyecto está relacionado estrechamente con el realizado para la DGAPA "Optimización de las Rutas y Procesos Tecnológicos de la Industria Petroquímica en México" -IN308191, y con la tesis de posgrado (maestría en Ingeniería Quimica) que se encuentra en su última etapa de desarrollo por el Ing. Fernando de Jesús Rodríguez Rivera con el tema "Planeación de la Industria Petroquímica de México". ("3 Escobar, T. C. Sistema de modelos pista la Planeación de la industria petroquímica en México. Introducción El proyecto al que se referiere tiene varios antecedentes. La intención no es repetir los numerosos trabajos que sobre este aspecto se han publicado. En la bibliografía, las referencias,"""",(11)) explican en forma detallada los alcances y la metodología que se ha seguido. Sin embargo, se quiere expresar el principal objetivo que puede d'iniciarse como sigue: - "Desarrollar una metodología útil para la planeación estratégica de la Industria Petroquímica (IPQ) Mexicana a manera de definir los procedimientos que permiten anticipar oportunidades y establecer estrategias para su futuro desarrollo y localizar problemas dentro de su actual estmetura, con una perspectiva de conjunto, por cadena y rutas tecnológicas de producción, para la toma de decisiones en el largo plazo, con un horizonte de planeación (III') que cubre hasta el dio 2015„. De acuerdo con este objetivo, el futuro comportamiento de la IPQ se ha analizado a través de un conjunto de variables que incluyen el desarrollo de procesos desde el punto de vista químico, tecnológico, económico y energético. Por otra parte. debido a las interrelaciones existentes entre estas variables fine necesario construir un conjunto de modelos que las representen. utilizando para ello, como herramienta. un procedimiento co ut a clon a I' 181 La IPQ, por otra parte. es una compleja red formada con un gran número de cadenas con elacionadas que satistircen la demanda de los productos finales de esta industria: materiales poliméricos, fibras y hules sintéticos. fertilizantes y productos químicos especiabiados. La red de procesos. tiene como punto de partida los productos obtenidos de F Las relacinues eijue la p011114 ClICII,Ltica 5 el desai 'olio industrial 1111 n'alelo de s'ulular:ion para planificar la industria peptxpitin. ica en Nlesleo l's, ohol, 1 t" I os 1111.1s lcenuk>giets de eso efitilelite de eiwrght en la iiidoula wIroquilpico en Nlesn.y Escobar.] 1' aloriiiiiiaciun de la rutas procesos tecnolognos de la indstria pkgramiiiiiiica en rslesico Introducción la refinación del petróleo y del procesamiento del gas natural. De esta manera, un producto intermedio puede ser producido a través de diferentes materias primas, mediante diferentes procesos tecnológicos, inclusive partiendo de distintos conjuntos de materias primas. El número de combinaciones de los procesos que parten de los productos básicos hasta los forales es muy grande, lo que conlleva elegir el mejor conjunto de proyectos de desarrollo para la IPQ desde una óptica integral, tomando a la industria como un todo y no únicamente desde la perspectiva particular de cada uno, lo cual hace compleja la selección. De acuerdo con la met Jdología, una vez determinadas las mejores estructuras de la IPQ, tomando en cuenta la demanda de los productos finales para inducirla de los básicos y las capacidades de producción internacionalmente competitivas, se busca obtener los productos con mayor valor agregado en la cadena de producción correspondiente. Dentro de la "cartera" de proyectos obtenidos en esta metodología, se encontró al que se refiere la presente tesis, el POLITETRAFLUOROETILENO (PTFE) y su correspondiente monómero. Por ello, el objetivo que se ha propuesto en ésta es la factibilidad técnica y económica de producir este importante polímero, ahora a nivel de proyecto, La tesis se compone de los siguientes capítulos. Como continuación de la presente introducción se da a conocer, en el Capítulo I, los antecedentes de los fluoropolímeros, en particular del PTFE, y describiendo su importancia, propiedades fisicas y químicas, usos y el material sustituto contra el cual podría competir. En el Capítulo 2 se describe el mercado del producto en cuanto a su oferta y demanda, tanto a nivel mundial ( E.U., Europa Occidental, Japón y otras regiones), como a nivel nacional. En el Capítulo 3, mediante un análisis econométrico, se determina la demanda del producto y se discute la importancia de los modelos econométricos, únicamente como 3 Introducción marco de referencia, para concluir con la capacidad de la planta que podría construirse, tratando de alcanzar el nivel de producción de una planta competitiva a nivel mundial. En el Capítulo 4 se analiza el PTFE por ruta tecnológica para conocer su valor agregado a través de las materias primas que parten del metano y del cloro, describiendo además los procesos y costos de manufactura y terminando con el análisis de factibilidad. En el Capítulo 5 se procede a dar los lineamientos principales de la ingeniería básica, tanto para el tetrafluoroetileno como para el PTFE, describiendo en detalle los procesos de manufactura y los balances de materia. Por último, en el Capítulo 6 se presentan las conclusiones y recomendaciones del estudio. 4 Introducción OBJETIY0 Se analiza la posibilidad de instalar una planta de Politetrafiuoroetileno y su monómero en México tomando como base la demanda que tiene, tanto en el mundo, como en el Is. Se hace un estudio de sus propiedades, aplicaciones, así como del mercado en donde se desarrolla para establecer su importancia en la industria; además de los beneficios que ría traer a la economía mexicana Por lo que se hace un estudio de factibilidad aplicando dos métodos de análisis para determinar si el proyecto es económicamente aceptable. 5 CAPÍTULO 1 ANTECEDENTES La mayoría de los objetos que nos rodean y que utilizamos en la vida cotidiana están hechos o tienen partes elaboradas con algunos de estos productos: plásticos, hule, pinturas y fibras sintéticas; y nos parece tan familiar su existencia que no nos ponemos a pensar cómo llegaron a existir ni de qué están formados. Todos estos objetos tienen en común el hecho de estar constituidos por polímeros. El término polímero viene del griego polis, muchos; y meros, parte principal °. Básicamente un polímero es una molécula gigante (macromolécula), constituida a partir de unidades químicas simples, llamadas monómeras, que se repiten a lo largo de la molécula(1). (") Lipscomb, 1989. (b) Bitmaller, 1971. Capítulo I. Antecedentes Los polímeros o macromoléculas naturales han existido desde el surgimiento de la vida en la Tierra. Algunos carbohidratos, las proteínas y los ácidos nucleicos, así como el caucho y otras gomas naturales son polímeros. De hecho, una buena parte de nuestro cuerpo está constituido por ellos y, más aún, los procesos a partir de los cuales surge la vida dependen de los cambios químicos que sufren los ácidos nucleicos al momento de formarse y rearreglarse. El primer polímero sintético fue obtenido por el inventor norteamericano John Wesley Hyatt (1837-1920), al participar en un concurso en el que se premiaría al que encontrase un sustituto del marfil para las bolas de billar. Empezó a trabajar con la pirroxilina. La disolvió en una mezcla de alcohol y éter y le añadió alcanfor para hacerla más firme y maleable. Hacia 1869 había formado el primer polímero sintético, al cual llamó celuloide, que le acreditó el premio (Asimov, 1989). Posteriormente, partiendo del hecho de que la pirroxilina pudo moldearse en forma de esferas, se pensó que podía dársele otras formas, En 1884, el químico Luis Marie Hilaire Berignaud, Conde de Chardonnet (1839-1924), obtuvo la primera fibra sintética a la que denominó rayón; y el inventor americano George Eastman (1854-1932), la primera película de celuloide que se empezó a utilizar en fotografia. La carrera por descubrir nuevos materiales comenzó entonces y continúa hasta nuestros días. La importancia de los polímeros radica en la gran diversidad de propiedades que presentan. Algunos polímeros son rígidos, otros flexibles y pueden moldearse. Algunos son estables a altas temperaturas, otros no. Algunos son duros, otros blandos. Existen materiales que presentan propiedades hidrofóbicas, por lo que se usan como impermeables. Algunos se usan corno aislantes, etc. De tal forma que se pueden sintetizar materiales para una gran variedad y cantidad de usos prácticos. Así pues, no es dificil explicarse la enorme importancia tecnológica de estos materiales y el por qué los polímeros ocupan un lugar, por el momento insustituible, en la vida diaria de todo ser humano. 7 Capitulo t. Antocelnues Esta gran diversidad se puede explicar al analizar las propiedades de estas moléculas. Las propiedades químicas son muy similares a las del monómero que se utiliza como unidad básica. Las propiedades fisicas, por el contrario, difieren de las del monómero empleado, debido a que, como la molécula del polimero es muy grande, existen interacciones electrostáticas entre las unidades de una misma cadena polintérica (intramoleculares) y entre las diferentes cadenas (intermoleculares), factores muy importantes que determinan las propiedades del polímero. Existen muchas formas de clasificar a los polímeros. Una de éstas torna en cuenta la forma como están acomodadas las cadenas poliméricas y los divide en amorfos, en los que las cadenas se distribuyen de manera azarosa y desordenada; y cristalinos, cuyo arreglo sigue una estructura bien definida. Otra clasificación se basa en el comportamiento térmico de los polímeros y los separa en termoplásticos y tennofijos. Los primeros pueden ser fundidos cuantas veces se quiera para volver a moldeados, ya que el proceso de fusión no altera sus propiedades; mientras que los segundos se descomponen con el calentamiento debido a que las interacciones electrostáticas son tan fuertes que exceden en magnitud a las de los enlaces de la molécula. Una tercera clasificación se relaciona con el tipo de reacción involucrada en la síntesis del polímero y que los distingue en polímeros de adición y polímeros por pasod"). Dentro de la clasificación de polímeros existe una clase de mucha importancia debido a su gran número de aplicaciones: loa llamados Fluoropolimerar, que presentan en su estructura flúor en lugar de hidrógeno. Esta característica les confiere propiedades inusuales, a diferencia de otros polímeros, permitiéndoles ser utilizados en diferentes tipos de industrias ya que su rango de aplicación va desde el camping hasta aparatos quirúrgicos sofisticados. En este grupo de fluoropolímeros hay una gran gama de compuestos, los cuales cubren diferentes necesidades en distintos campos, pero amo de los más importantes y del (241 Gamboa, S. A. paktum. 1995. Capítulo I. Antecedentes que se hablará en este trabajo es el Politetrafluoroetileno que presenta características tales que lo hacen el más utilizado. 1.1. FLUOROPOLÍMEROS Los fluoropolímeros se dividen en dos subclases: (1) los polímeros fluorocarbonadod )̀ y (2) todos los demás que están hechos de monómeros y sistemas de comonómeros que contienen hidrógeno, cloro o ambos, junto con suficiente cloro que contribuye significativamente a las propiedades y comportamiento del polímero. Actualmente los términos fluorocarbono y polímero fluorocarbonado se usan de manera inapropiada para incluir todos los polímeros que contienen flúor. Las resinas fluorocarbonadas, son polímeros de poliolefinas en los cuales algunos o todos los átomos de hidrógenos unidos a la cadena de carbonos son reemplazados por grupos fluoruro o alquilfluorados. Los fluoropolímeros son fluorinados selectivamente análogos a las poliolefinas (polietileno). Como tales, las propiedades de los fluoropolímeros individuales difieren dependiendo de la aparición de un fluoruro en lugar de un hidrógeno al igual que del arreglo espacial de los fluoruros o hidrógenos y otros sustituyentes (cloro o grupos alcorci) a lo largo de la cadena politnérica. Los fluoropolímeros análogos al polietileno tienen la fórmula general: (CX2 - CXF)-„ X= 11, F, CI, o CF3 (`) Aquéllos que se hacen de perfluorntonómeros. 9 a Capítulo 1. Antecedentes Aunque es teóricamente posible hacer una gran variedad de polímeros fluorinados, solo nueve son comercialmente importantes. En la siguiente tabla se muestran estos polímeros, además de los monómeros usados en su preparación Tabla 1.1. Principales Fluoropolímeros. MONÓMERO COMONÓMERO POLIMEROS ABREVIACIÓN Tetrafluoroetileno - Politetrafluoroetileno PTFE Tetrafluoroetileno Hexalluoropropileno Etileno-propileno fluorado FEP Tetrafluoroetileno alieno Poli (etileno- tetrafluoroetileno) ETFE Tetrafluoroetileno Perfluoropropil vind eter Pe; fluoroalcoxi PFA Clorotrifluoroetileno fluoruro de vinilideno Poli (clorotrifluoroetilcno• fluoruro de vinilideno) CTFE-VDF Clorotrultioroetileno Policlorotrifluoroetileno KIK Clorotrifluoroetileno Etileno Poli (etileno-clorotrifluoro etileno) E-CTFE Fluoruro de vinilideno - fluoruro de Polivinilidcno PVDF Fluoruro de vinyl - fluoruro de Polivinyl PVF Fuente 00. Cheinical economice hAnelbook. 1992, La familia de los fluoropolímeros termoplásticos está encabezada por el Politetrafluoroetileno (PTFE). Las propiedades de los fluoropolímeros varían de acuerdo con el contenido de flúor y con su distribución en la molécula. El enlace C-F es uno de los enlaces orgánicos más fuertes. Al sustituir el flúor por el hidrógeno en un polímero orgánico, generalmente aumenta la estabilidad química y de oxidación, resistencia a las condiciones del medio ambiente y punto de fusión. La presencia del flúor reduce la inflamabilidad, solubilidad en hidrocarburos, así como el coeficiente de fricción. Los fluoropolimeros tienen una gran utilidad en aplicaciones eléctricas como aislantes, circuitos flexibles y aparatos piezoeléctricos(d), recubrimientos químicamente Id) Que posee la propiedad de generar una fuerza electromotriz cuando se le somete a la acción de una fuerza mecánica. Que produce una fuerza mecánica cuando se le aplica una tensión eléctrica, 10 Capítulo 1. Antecedentes resistentes, superficies antiadberentes, estructuras arquitectónicas (domos), artículos de laboratorio, intercambiadores de calor, estructuras repelentes al agua, válvulas para corazón y otros artículos para prótesis, etc. 1.2. POLITETRAFLUOROETILENO. 1.2.1. DESCRIPCIÓN E IMPORTANCIA. El Politetrafiuoroetileno (PTFE) fue descubierto en 1938 cuando el Dr. Roy J. Plunkett y sus asistentes trabajando en nuevos refrigerantes no tóxicos y no inflamables, en E. I. DuPont de Nemours y Co., encontraron que un cilindro, el cual se suponía que contenía Tetrafluoroetileno (TFE), estaba vacío. Después de abrir el cilindro descubrieron que el interior estaba cubierto con un polvo blanco. La polimerización del TFE tuvo lugar. El resultado fue el Politetrafluoroetileno (PITE) o Teflon®(,) 02) La compañía experimentó con el polímero y encontró que era virtualmente inerte a todos los ácidos, bases y solventes conocidos en ese tiempo. También encontró que este material era resistente a altas temperaturas y tenía el coeficiente de fricción más bajo que cualquier sólido. El Politetrafluoroetileno (PTFE) es un polímero de cadena recta de Tetrafluoroetileno (TFE), y se produce por la polimerización de la cadena vía radical libro de este nionómero, con una estructura lineal de unidades repetitivas -CF2 -CF2 -, siendo su fórmula general la siguiente: -(CF2CF2),,- (*) Nombre comercial del fluoropolimero fabricado por Du Pont. (421 Riegert handbook oí industrial chemistry. 1992 II Capítulo 1. Antecedentes Tiene un punto de fusión cristalina alto (327°C), muy alta viscosidad (10-1000 GPas a 380°C), su masa molecular es muy alta (10e6-10e7), Como ya se mencionó antes, el PTFE es insoluble en todos los solventes conocidos y resiste el ataque de muchas sustancias químicas . Tiene propiedades antiestáticas y antifriccionantes muy inusuales. POLIMERIZACIÓN. En términos de procesamiento hay dos clases generales de fluoropolímeros: los que no pueden ser procesados por las técnicas tradicionalesw -como el PTFE-, y aquéllos en los que si es posible(431 El PITE tiene una alta viscosidad de fluido (10'°- 1011 poises a 350°C). Nunca llega a ser fluido, pero a temperaturas por encima de los 350°C (620°F) se convierte en gel y es precisamente por esta característica que no puede ser tratado por los métodos usuales. El TFE debe ser polimerizado con mucho cuidado para evitar descomposición térmica del monómero. Puede descomponerse de manera explosiva a carbón y tetrafluoruro de carbono, CF2 = CF2 C CF4 AH = -316,4 KJ/mol Se polimeriza en medio acuoso por dos diferentes procesos. a) Suspensión: En este proceso, el vapor de TFE se alimenta a un reactor calentado que contiene ácido débil, surfactantes, agua desionizada y un radical libre como iniciador. Debido a que la reacción de polimerización procede, se agita rápidamente con un agitador grande de tijeras y el vapor de TFE se adiciona para mantener la presión(113. El calor (g) Se disuelve en algunos líquidos fluorinados como los kerosenos perfluorinados a temperaturas cercanas al punto de fusión del polímero. (1) moldeo por compresión y por inyección. (4" Rowan, H.1. Thermoplastic fluoropolvmers. a') En contraste con el proceso de emulsión, se usa agitación vigorosa en lugar de un agente disrersante. 12 Capítulo I. Antecedentes exotérmico de la reacción se remueve por circulación de agua de enfriamiento a través del reactor ettchaquetado. Después de varias horas se detiene la alimentación del TFE, el reactor se ventea y se purga con nitrógeno y los contenidos remanentes del reactor se descargan a través de un filtro (para remover el polímero adherido o coagulado) y un recipiente enfriador. Los aglomerados de las resinas se secan y se sujetan a operaciones adicionales de acabado para convertir el polímero a tres tipos de productos: resina granular, polvo fino y dispersión acuosa. Cada uno de estos tipos tiene una forma y tamaño de partícula diferentes. b) Emulsión: En este proceso el vapor de TFE se armenta al reactor calentado que contiene un ácido débil, surfactantes, cera parafinica y agua desionizada. Se agrega una solución iniciadora de radical libre y, como la polimerización prosigue, se agrega TFE adicional para mantener la presión. El calor exotérmico de la reacción se remueve por circulación de agua de enfriamiento a través del reactor enchaquetado(i) . Después de varias horas se detienen las alimentaciones, el reactor se ventea y se purga con nitrógeno y la materia remanente en el recipiente se transfiere a un recipiente de enfriamiento. La cera parafinica se remueve y la dispersión del polímero es total o parcialmente transferida a otra operación de coagulación o una operación de concentración de dispersión.En la operación de coagulación, las partículas suspendidas se aglomeran, se separan y secan para hacer polvo fino que es empaquetado para venta. En la operación de concentración de dispersión se obtiene a un 60 % en peso, que se empaqueta para venta. Como se describió anteriormente, el Politetralluoroetileno se puede producir en tres formas: • Resinas Granulares. Que se prepara por polimerización por suspensión. Las técnicas de moldeo usadas para estas resinas son similares a las de las cerámicas: simple compresión de hojas, moldeo automático de formas simples repetitivas y moldeo aislado para muchas a) Debido al peligro de una explosión, la polimerización y algunas otras operaciones que involucran el transporte de TFE se conducen a través de barricadas. 13 Capitule 1. Antecedentes figuras complicadas. Todos los métodos de moldeo para resinas granulares involucran la compresión del polvo, en un molde, a una presión de entre 1.0 a 3.5 ton/plg2 (16 a 54 Mpa) a una temperatura ambiente o hasta 100°C, seguida por una sinterización(I) a una temperatura por encima del punto de fusión (típicamente, alrededor de 370°C) y después un enfriamiento. El producto polimerizado consiste en partículas de formas irregulares, que pueden medir más de un milímetro y cuya superficie es más de 2m2/g que es 1700 veces lo observado en su superficie externa. • Resinas cie polvo fino. Se producen por la polimerización del TFE en la presencia de un agente dispersante (ej. perfluorooctanoato c.e amonio). El polímero es altamente cristalino y tiene capacidad de solubilizar al monómero, pero el polímero es insoluble en el monómero. El producto de dispersión no debe coagularse durante la polimerización, además de no estabilizarse para permitir la coagulación al final del ciclo de polimerización, y esto se logra con una agitación suave. El promedio de tamaño de partícula es de 0,2 um y el área es de 12 m2/g y muestra una estructura muy poco porosa. Durante la fase de coagulación, el polímero que es impermeable flota en la superficie de donde se extrae y se seca. • Dispersiones acuosas. Se utiliza el mismo proceso de polimerización que para las resinas de polvo fino. Las dispersiones crudas pueden polimerizarse para dar diferentes tamaños de partículas, donde el más común es de 0.2 pm. • Rellenos para resinas. Se utilizan una gran variedad de rellenos por los fabricantes y procesadores de PTFE como fibra de vidrio, grafito, asbestos, sulfuro de molibdeno y bronce. Estos rellenos se pueden mezclar en seco con el polvo de PTFE antes de moldear o se pueden coagular con la dispersión para producir polvo fino relleno( )̀. 4) Soldar o aglomerar metales o materiales plásticos pulverulentos sin alcanzar la temperatura de fusión. 1) El relleno sirve para aumentar la resistencia al desgaste, incrementar la dureza o reducir la deformación del material. 14 Capítulo 1. Antecedentes 1.2.2.PROPIEDADES DEL PTFE, La sustitución del hidrógeno por flúor en los análogos al polietileno contribuye en gran medida a sus propiedades inusuales, incluyendol" : • Alto punto de fusión. • Alta estabilidad térmica. • Insolubilidad. • Inerte al ataque químico. • Bajo coeficiente de fricción, • No adhesividad. • Baja constante dieléctrica. • Baja absortividad de agua. • Alta resistencia al medio ambiente. • No inflamable. Especificamente, las propiedades más importantes del PTFE son las siguientes: A) Físicas: La estructura de la cadena de PTFE ea tan inusual que es completamente lineal, y es tan fuerte como la del polietileno debido a que los átomos del flúor son tan grandes como los del hidrógeno. El alto punto de fusión del PTFE (327°C) es debido al pequeño cambio de entropía que se produce durante la fusión. El enlace de C-F es de los más fuertes que hay. El punto de fusión del PTFE fundido una vez es de 327°C (I) Chemical economice: handbook. 1992. 11) El primer punto de fusión del PTFE sin fundir es 342°C. 13 Capitulo 1. Antecedentes 13) Alectínicas. Tabla 1.2 Propiedades mecánicas de resinas de PTFE Propiedad Granular Polvo fino AST111"" Resistencia a la tensión, MPa 7.28 18-24 D 638 Elongación, % 10(1-200 300-600 A 638 Módulo de elasticidad, MPa 350-630 280-630 D 747 Fuerza de flexión, MPa no se rompe D 790 Resistencia a la fatign,l/m 160 D 256 Deformación por esfuerzo cortante a 1% de deformación, MPa 4.2 D 695 Dureza 50.65 50-65 13 224 Coeficiente de expansión térmica, K."1 12 E-5 13 696 Fume (5) C llanura! econonnes handhook. 19)2. Tabla 1.3 Propiedades mecánicas de resinas rellenas v no rellenas. Propiedad Resinas sin relleno r Resinas con relleno 25% vidrio 60% bronce Densidad relativa 2.18 2.24 3.74 Resistencia a la tensión, MPa 28 18.00 14.00 Elongación, % 350 250.00 150.00 Resistencia al impacto, 1/111 152 119.00 Dureza 51 57.00 70.00 Factor de agotamiento. MPa' 5013 26.20 12.00 Coeficiente de fricción estático, 3,4 MPa. 0,08 0,13 0.10 Dinámico n = 900 mis 0.01 -(1.24 • 0.22 Conductividad térmica, Mwm"l iCI 0.24 0.45 0.46 fuente (43). Rowan, It. Y. lheno n'asno Iluoropolyniers De la tabla anterior podemos observar el cambio que experimentan las propiedades mecánicas del PTFE al ser rellenas con fibra de vidrio y/o vidrio. `'") American Society for Testing Materials. 16 Capítulo I. Antecedentes C) Eléctricas. Tabla (.4 Propiedades eléctricas de las resinas de PTFE Propiedad Granular Polvo fino ASTM Constante dieléctrica, 60 Hz a 2 GHz. 2.1 2.1 D150 Factor de disipación, 60 Hz a 2 GHz. 0.0003 D 150 Resistividad por volumen, ‘2-cm. > 10 E 18 >10 E 18 D 257 Resistividad por área, nh.nz >10 E 16 D 257 Fuerza dieléctrica, kV/mm. 23.60 23.60 13 149 Fuente (41). ideal D) Resistencia química. Resistente al ataque de un gran número de sustancias químicas, incluyendo agua regia, ácido nítrico, cloro gaseoso, ácido clorosulfónico, ésteres orgánicos, cetonas y alcoholes. Los únicos materiales conocidos que atacan al PTFE son metales alcalinos, trifluoruro de cloro y flúor gaseoso a elevadas temperaturas y presiones, Algunos aceites altamente tluorados pueden disolver el PTFE cerca de su punto de fusión. En la siguiente tabla se muestran las sustancias que, se ha probado son compatibles con el PTFE en experimentos realizados por encima de sus puntos de ebullición: Tabla 1,5 Químicos y solventes compatibles con el PTFE Acido acético Dimetil éter Metanol Azufre Anhídrido acético Dimetil fonnamida Metil metacrilato Acido sulfúrico Acetona Di-isobutiladipato Naftaleno Tetrabromoetano Acetofenona Dimetil hidracina Acido nítico Tetracloroetileno Anhídrido acrílico Dioxano Nitrobenceno Acido tricloroacético Metacrilato acrílico Acetato de etilo 2-nitro-butanol Tricloroetileno Cloruro de aluminio Alcohol etílico Nitrometano Trietanolamina 17 Capítula I. Antecedentes Tabla I.5.(continuación) Químicos y solventes compatibles con el I I 1.111 Amoníaco liquido Éter etílico Tetróxido de nitrógeno Metacrilato de vinilo Cloruro de amonio Hexoato etílico 2-nitro-2-metil propanol Agua Anilina Bromuro de etileno Alcohol n-octadecil Xileno Benzonit rito Etilénglicol Aceites, animal y vegetal Cloruro de zinc Cloruro de benzoilo Cloruro férrico Ozono Dietilcarbonato Alcohol bencilico Fosfato férrico Pereloro etileno Ácido metacrílico Bórax Fluoronatlaleno Pentacloro-benzamida Cloruro estanoso Ácido bórico Fluoronitrobenceno Perfluoroxileno Dibutilftalato Bromo Formaldehído Fenol Men{ etil tetona Hidróxido de sodio Peróxido de hidrógeno Jabón y detergentes Fierro Butil acetato Furano Acidr flatico Ciclohexanona Butil metacrilato Gasolina Finen° Mercurio Cloruro de calcio Hexacloroetano Poliacrilonitrilo Peróxido de sodio Disulfbro de carbono Resano Acetato de potasio Ciclohexano etano Hidracina Hidróxido de potasio Cloruro de magnesio Cloro Ácido clorhídrico Pemianganato de potasio Hipoclorito de sodio Acido crómico Cloroformo Ácido fluorhídrico Piridina kuunte (43). Rowan 11.1. Thermoplalle Illicycnolyyriens. E) Resistencia a la inflamación. Es uno de los polímeros de mayor resistencia a la inflamación y no permite que haya una combustión en aire. Tiene un alto contenido de oxígeno (101) del 96%. F) Resistencia al medio ambiente. Esta resistencia es notable, ya que a este material no lo afecta ningún tipo de clima. G) Resistencia a la radiación. Cuando se expone a aha energía, ya sea de un haz de electrones o radiación gamma, el PTFE sufre una degradación paulatina basta alcanzar la total. En exposiciones de 10 E4 Gy (un Mrad) de radiación en aire, el PTFE pierde el 50% de su tensión. La radiación también afecte sus propiedades eléctricas: la resistividad disminuye, la constante dieléctrica atunenta. I8 Capitulo t. Antecedentes H) Estabilidad térmica: Tiene una gran estabilidad térmica, tanto en aire como en nitrógeno, y uo son medibles las velocidades de descomposición por debajo de 440°C, y estas velocidades son muy ahas a temperaturas mayores a 540°C. Ocurre una descomposición térmica de primer orden en pirólisis de películas delgadas al vacío, donde el TFE empieza a formar el producto principal("). Tabla 1.6. Propiedades térmicas Capacidad calorífica (kl KÍI Temperatura Estado mistabas Estada amorfo 10 K 1.228 1.228 100 K 19.37 19.37 200 K 34.47 35.59 300 K 45.09 51.42 400 K 53.81 59.24 500 K 61.62 66.05 600 K 67.58 69.37 605K 67.88 69.54 700 K 73.30 72.69 Fugase (43). Rowan 11.1. 'Iltenncolailic flutwzággg. Tabla 1 7. Otras propiedades térmicas, Calor de combustión 2000 131U/lb Calor do fitnnoción 8(3 kl mol l Calor defaltón -I 12 U Kit unte (43). OW1113, 1 . Therwavlastlefluartwolnners. Tabla 1.8, Capacidad calorífica a diferentes presiones hostia retad. triatellias 0.455 MP. 132 1.112 MPa 60 I 1) Densidad: 1524.5 (g/cm3)(") (°) Pulitetrafluoroelileno. (') Después de fundirse y recristalizarse. 19 Capitulo I. Antecedentes 1,2,3. USOS, GRANULAR: El PTFE en forma granular se usa principalmente en la manufactura de formas moldeadas y partes mecánicas. Debido a que las resinas granulares tienen propiedades de fiujot"1 relativamente pobres, tienen que ser moldeadas o extruídas a baja presión. Se usan cuatro técnicas de fabricación: moldeo por compresión, extrusión por presión, moldeo por compresión automática y moldeo isoestático. La siguiente tabla presenta porcentajes (analizado en 1991) del consumo del PTFE granular por método de fabricación en E.U.A. Tabla 1.9, Consumo de resina granular de PTFE por método de fabricación en E.U,A. (19911 Moldeo por compresión 55 % Extrusión por presión 20 Moldeo por compresión automática 15 % Moldeo isoestático 10 Total 100 fuel. (8). Chalad munn219113430~1k. 1992. Hay tres grados de resinas granulares: granulado, corte fino y presinterizado. La resina granulada se procesa usando técnicas automáticas semicontinuas y moldeo isoestático para producir grandes volúmenes de partes terminadas tales como anillos, empaques, sellos y secciones de tubos cilíndricos. Las resinas de corte fino se procesan usando técnicas no automáticas o moldeo por compresión manual para producir bajos volúmenes de tamaño medio para un gran número de artículos semiterminados. (*/ Debido a que a temperaturas ambiente son suspensiones. 20 Capítulo 1. Antecedentes Las resinas presinterizadas se fabrican usando procesos semicontinuos automáticos de extrusión por presión para rodillos largos, tuberías las cuales después se cortan y magullan para una variedad de partes mecánicas. tina gran cantidad de PTFE granular se combina con rellenos como fibra de vidrio, bronce, carbón o grafito. Los rellenos se usan como agrandadores, para incrementar su resistencia al deterioro o para adicionar color. Otra área de gran interés es la combinación de esta resina con otro termoplástico especial. Desarrollado por ICI y comercializado bajo el nombre de Polycomp®, estos materiales incluyen combinaciones de PITE con sulfuro de polifenileno, poliésteres aromáticos lineales(). Durante años recientes estas combinaciones han sido aplicadas en pistones, anillos, empaques, sellos dinámicos, soportes y componentes para válvulas de asiento en diseños automotrices. En la siguiente tabla se presenta el consumo estimado de resinas granulares en E.U.A.: Tabla 1.10 Consumo de resina granular, por tipo, en E.0 A (miles de Ton.) Con Relleno Sin relleno Ruina virgen Relleno» Total Total(1) 1985 3.9 0.81 0.22 1.04 4.9 1986 3.9 1.36 0.362 1.72 5.76 1987 4.31 1.5 0.4 1.90 6.21 IP) Polímeros liquides cristalinos. 21 Capitulo 1. Antecedentes Tabla 1. 10(continuación) Consumo de resma granular, por tipo, en E.U.A. (miles de Ton,) Con Relleno Sin relleno Retina vitro Rellenos Total Total° 1988 4.53 1.72 0.4 2.13 6.66 1991 4.08 L58 0,4 1.99 6.07 1996' 4.89 2.35 0.498 2.85 7.75 Fuente (8). Cltemicul ea-momio§ hatdbook. 1992. • Pronosticado. Tasa media anual de crecimiento 1991-1996 3-4% 8% • 1-8°%a 5% I. Incluye el peso de los rellenos En la tabla anterior las estadísticas para PTFE relleno están incompletas debido a que reflejan sólo ventas en el mercado comercial y no toman en cuenta cantidades significativas de PTFE virgen que están rellenas (compuestas) y que tienen usos específicos. Procesos químicos: La mayoría de las partes a base de PTFE que manejan fluidos (ejemplos: válvulas y revestimientos de bombas, tubos sumergidos, fuelles de expansión, boquillas y componentes para válvulas de asiento), empaques rígidos, aparatos de laboratorio y empaques, se hacen de resinas granuladas. Algunos revestimientos para tanques de reactor y productos de laboratorio se fabrican por moldeo isoestático. Otra de las aplicaciones importantes de este polímero es en sistemas de tuberías para el transporte de ácido sulfúrico. Un estudio realizado recientemente por la compañía Dow Plastic,-finer Piping Products presenta un cuadro comparativo de los diferentes materiales que se utilizan para el 22 Capitulo 1. Antecedentes transporte de este ácido, donde se puede observar que el PTFE es la mejor opción, ya que resiste altas concentraciones y temperaturas. Tabla 1.11 Guía para la selección de tubería basada en la concentración de ácido sulfúrico y temperatura Temperaturas ~o(°C) Fluido corrosivo SARAN PP PVDP POPE Acido sulfúrico (10%) 125 225 250 450 Ácido sulfúrico (16%) 125 200 250 450 Ácido sulfúrico (30%) 75 200 250 450 Ácido sulfúrico (60%) NR 200 250 450 Ácido sulfúrico (85%) NR 175 200 450 Ácido sulfúrico (93%) NR NR 200 450 Ácido sulfúrico (96%) NR NR 175 450 Ácido sulfúrico (98%) NR NR 150 450 Ácido sulfuroso 75 175 200 450 Trióxido de azufre (liquido) NR NR NR 450 Trióxido sulfúrico (gas húmedo) NR NR NR 450 Acido sulfúrico (fuming) NR NR NR 450 Acido sulfúrico (60% saturado con cloro) NR 75 200 450 hiable(I 2). thelli¡ittleálts1UU1YI4II .e esewanni.I995. Materiales de Tuberias: SARAN - Resina de Cloruro de Polivinilideno PP - Resina de Polipropileno P VDF - Resina de Fluoruro de Polivinilideno PTFE - Resina de Politetrafluoroetileno NR. No recomendada Mecánicas: La clave del PTFE en aplicaciones mecánicas son: sellos, anillos de pistón, cojinetes y secciones de tubos cilíndricos, son los cuales, muchas veces hechos de 23 Capitulo I. Antecedentes rodillos, láminas y tubos o moldeados por compresión. Los sellos se usan comúnmente en la industria automotriz para radiadores, transmisiones y acondicionadores de aire. La mayoría del PTFE relleno se usa para aplicaciones mecánicas. Aproximadamente el 75% de esta resina se consume en la fabricación de sellos, superficies para cojinetes y anillos para pistón. De ese 75%, cerca de la mitad se usa en la industria automotriz, el restante en usos industriales (ej. en compresores). El 25% restante de PTFE relleno se usa para otro tipo de aplicaciones. El gran crecimiento de esta resina está ligado con el aumento de los estándares de calidad de productores locales en plantas localizadas en E.U.A. Eléctricas: La mayor aplicación del PTFE granular en el mercado eléctrico es en la fabricación de componentes eléctricos como conectores de cables, interruptores de circuitos y aislantes de resistencias. El PTFE granular no relleno también se usa en la fabricación de núcleos coaxiales, cables y cintas de aislar. Las cintas se usan para envolver cables y también para revestir cintas resistentes a la presión. Algo de esta resina se usa en impresión de tableros de circuitos, particularmente para aplicaciones especializadas de microondas donde la uniformidad de la constante dieléctrica del PTFE sobre el amplio intervalo de frecuencia es de importancia crítica. POLVO FINO: Eléctrica/Electrónica: Estas aplicaciones representan cerca del 45% de la demanda, en Estados Unidos de América, de la resina de polvo fino de PTFE. De esta manera, este material se utiliza en la manufactura de cintas, tubería y aislante de alambre, usando un proceso de extrusión de pasta para secciones de paredes delgadas. Este método de fabricación emplea un auxiliar en la «erosión (q) que, subsecuentemente, se remueve por calor. Excepto para cinta de sellado, la mayoría de los productos de PTFE eximidos deben ser sintetizados antes de ser usados. (4) Como aceite blanco de petróleo. 24 Capitulo I. Antecedentes Alambre y cable no-automotriz: Una cantidad significativa de aislante de PTFE para cable y alambre se fabrica con polvo fino. Las mayores aplicaciones incluyen cable para aviones y naves militares, cable coaxial y cable para computadora. Tubería no automotriz: Las aplicaciones en tubería no automotriz incluyen: • Tubería de spaghetti') : Se hacen para deslizarse sobre el alambre como una material eléctrico de aislamiento. • Líneas de tubería sobretrenzada (reforzada): Se usan mangueras y tubos principalmente para aplicaciones en procesos químicos (ejemplo; tranferencia química e intercambiadores de calor) y usos industriales. • Tubería médica: Se usa para catéteres y para injertos vasculares (reemplazos arteriales) en procedimientos quirúrgicos como operaciones de by-pass. Laminados textiles: Se hacen de membranas microfibrosas, un material muy ligero que aprovecha la capacidad de fibrilación del polvo fino del PTFE. La membrana delgada de PTFE contiene 9 billones de poros por in2 y se usa para diferentes tejidos (nylon, poliéster, etc). Las láminas resultantes son a prueba de agua y protegen de la lluvia y el viento, permitiendo, al mismo tiempo, la transpiración del cuerpo. Los laminados se usan en ropa para deporte y equipo de recreación como tiendas y ropa como chaquetas de ski, ropa de cacería, caminata y equipo de ciclismo, botas y guantes; aplicaciones médicas (batas quirúrgicas); aplicaciones militares (traje para vuelos y ropa a prueba de químicos); protección de muebles, bolsas para filtros industriales para la industria de semiconductores. Automotriz: Incluyen, principalmente cables push-pull para aceleradores, transmisiones, embragues y frenos. El PTFE se usa debido a su bajo coeficiente de fricción, inercia química y resistencia a temperaturas extremas. En esta aplicación, el poder de Manguito o tubillo de material aislante utilizado para aislar o proteger hilos o conductores desnudos, o para dar mayor proteccióna un grupo de hilos aislados. 25 Capitulo 1./111U:o:tientes lubricación periódica. Otra aplicación con un buen potencial de crecimiento es el de las mangueras automotrices(s) para el transporte de varios fluidos. En las líneas de combustible, las cuales deben ser impermeables a emisiones de hidrocarburos y mezclas variantes de combustibles, el PTFE es competitivo entre otros tipos de compuestos (fluoropolimeros, tluoroelastómeros, fluorosilicones, etc.), Otras: También se utiliza para empaques(') y empaques para bombas. En algunos casos se utiliza polvo fino ?ara tubería y lineas de montaje, cinta selladora para roscas y ligamentos sintéticos para las rodillas. En la siguiente tabla se presentan los estimados de consumo de polvo fino en el mercado estadounidense: Tabla 1.12 Consumo de resina de polvo fino de PTFE en E.U.A.n -1991 (miles de Ton.) Alambre y cable (no automotriz) 1.31 Tubería (no automotriz) 0.86 Laminados textiles 0.81 Automotriz 0,63 Otros 0.40 Total 4.01 Fuente (8). Chernical economics handbook. 1992. 1. Incluye el constan° de cantidades menores del grado de rellenado de polvo fino de PTFE. (') Algunas son sobretrenzadas o reforzadas. 11/ Para reemplazar asbestos en manejo de fluidos, 26 Capítulo I. Antecedentes DISPERSIÓN ACUOSA. Este tipo de resinas se utiliza como recubrimiento para utensilios de cocina, para producir partes mecánicas de autolubricación y no contaminantes e impregnación de texturas como fibra de vidrio (con el propósito de hacer laminados). Tabla 1,13 Consumo de resina de dispersión acuosa de PTFE en E,U.A, (miles de Ton.) Recubrimientos industriales ypara el consumidor 1.38 Fibras 0.77 Fibra de vidrio recubierta y textiles 0.54 Antipolvo 0.22 Artículos impregnados y otros 0.40 Total 3.51 Fuente (e). Chanical como:ales bollo* 1992. Recubrimientos industriales y de consumo doméstico: Los recubrimientos para uso doméstico se utilizan principalmente en utensilios de cocina, una de las tres capas de material base de PTFE se aplica por medio de atomizado electrostático, y una o más capas pueden contener un alto porcentaje de resina de sulfuro de polifenileno. Los recubrimientos para el consumo doméstico, que representan el 85% del mercado doméstico, se aplican principalmente a utensilios de cocina, planchas de vapor, herrramientas e implementos de jardinería. Los recubrimientos industriales, que representan el 15% del consumo doméstico, se utilizan para artículos como bandas transportadoras, rodillos y tolvas. Fibras: Las fibras de PTFE se emplean en la fabricación de materiales filtrantes y filtros que se usan para remover las partículas de desechos industriales gaseosos altamente ácidos. También se utilizan en empaques para bombas, empaques, cojinetes y en otras aplicaciones de sellado para fluidos. Debido a que son más fáciles de manejar que los polvos, 27 Capitulo I. Antecedentes las fibras de PTFE se usan en operaciones con plásticos para preparar grados lubricados de resinas ingenieriles (como el poliacetal). Fibra de vidrio recubierta y textiles: La fibra de vidrio se utiliza para domos para grandes construcciones como estadios. Otras aplicaciones son: bolsas para flitros en estaciones generadoras, empaques para válvulas y bombas y tableros de circuitos impresos. .4p/tipo/ro: El PTFE es un excelente agente contro polvo. Articular impregnados y otros: Las dispersiones acuosas se utilizan para la impregnación de varios artículos como empaques rígidos y blandos para bombas, juntas hechas de fibras de PTFE. Otra aplicación incluye las baterías de celda seca. Además de las tres (brutas de alto peso molecular de PITE que se mencionaron anteriormente, alrededor de 4-5 millones de libras de bajo peso molecular del polímero se consumen emito lubricantes, los cuales se usan principalmente en tintas de impresión y una pequeña parte en plásticos y hule, películas secas, recubrimientos, aplicaciones textiles y moldes desprendibles y como un aditivo para ceras y grasas. I 2 4 MATIsItIAL SUSTITUTO. Un material sustituto importante del Politetralltiknoctileito es la Poliamida-imida (PA I I. que toma kj01111) LaraeteristiL a competitiva principal la baja resistencia de arrastre del 111 pesai de ienei una iesistein se quinitea mayor que la del Capítulo I. Antecedentes Las Poliamida-imidas (PAI's) son polímeros de condensación de alto desempeño que representa un producto de reacción de anhídrido trimelítico y diaminas aromáticas. El material se llama amida-imida debido a que la cadena del polímero alterna enlaces de amida y enlaces de M'ida. La combinación de grupos aromáticos con enlaces de imida es responsable de la excepcional estabilidad térmica del PAI. Los grupos amida imparten flexibilidad y elongación, lo cual da una maleabilidad única. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: • Excepcional estabilidad dimensional. La inestabilidad dimensional en plásticos es debida a la existencia de zonas de transición cristalinas. El PAI tiene una transición singular (tempertura de cristalización mayor de 275°C o 525°F), que es arriba de su temperatura usual, resultando una estabilidad dimensional excepcional a través de su rango de operación. Amplio intervalo de funcionamiento térmico: El PAI es funcional desde la temperatura de nitrógeno líquido (y posiblemente menos), hasta mayores de 260°C (500°F), dependiendo de los requerimientos mecánicos. • Conservación de las propiedades después del envejecimiento térmico: El PAI resiste descomposición química y retiene su fortaleza después de prolongadas exposiciones ténnica s. • Estabilidad radiactiva: El rango del PAI es uno de los más estables de los termoplásticos en ambientes radiactivos. • Estabilidad al ultravioleta: El PAI es inerte a la radiación ultravioleta. • Alta resistencia a la fatiga: Los PAI's reforzados con grafito y fibra de vidrio tienen una excelente resistencia a la fatiga. • Excepcional fuerza mecánica: Ningún otro termoplástico disponible es tan fuerte como el PAI sobre su intervalo de temperatura. 29 Capítulo I. Antecedentes • Bajo coeficiente de expansión térmica. Este coeficiente cae dentro del mismo intervalo de la mayoría de los metales estructurales. • Metalizable: El PAI puede ser metalizado por una gran variedad de técnicas. Características de desgaseamiento: El uso de un material al alto vacío en el espacio exterior requiere que no tenga componentes de desgaseamiento. Sin embargo, el PAI no contiene alguno de éstos. Tipos de resinas compuestas. Existen varios grados de PM comercialmente disponibles a los cuales se les agrega diferentes porcentajes de grafito y PTFE con el fin de aumentar su moldeabilidad (plasticidad), así almo reducir su coeficiente de fricción e incrementar su resistencia al desgaste. 1.3. PRINCIPALES PRODUCTORES DE FLUOROPOLÍMEROS EN EL MUNDO 1,3,1. ESTADOS UNIDOS DE AMÉRICA El principal productor de PITE es Du Pont, seguido por ICI. Ambas compañías manufacturan el fluoropolímero en las tres regiones mundiales más importantes (E.U.A., Europa Occidental y Japón). Allied Joins es la tercera compañía productora de éste en E.U.A. En la siguiente tabla se presentan los productores de los fluoropolimeros comerciales, la localización de sus plantas y sus capacidades anuales estimadas (1992): 30 Capitulo I. Antecedentes Tabla 1.14 Productores de tluoropolímeros en E.11.A.111(millones de lb) Compañia y localización de la planta PTFE PVDF FEP E-CTFE PVF E-TFE PFA Allied-Signal Inc. Iáigineering Flashes Division Pousville, I'A na Ausitnont USA. Inc. ()ranga. TX 'Iliororre, NI 10 -4.2 Du Poni C'ompany. Du Pont Polymer bullido, NY Crieleville, 011 Parkerhurg, WV 23' na 9 5.5 na 4.5 na 2.2 IV Atochern Nonti America Calvert City. KY 12 ICI AntericanIfoldings ICI Ame ricas Inc. ICI Advanced Materials Group ICI Enginecring Musties Americas Ilayonne, Ni 84 TOilli 31 22 9 4.2 53 4.5 2.2 Fuente (9). chemicid economice handhook, 1992, I. Manas de los productores enlistados en la tabla la Daikin Intnistries, Ltd. (lapón) construirá una planta para producir resina de PTIT: en l)ecatur, Alahatna. 2. Ausitnont completó la constnicción de una instalación de 1911'. laminado en (punge, 1X. en 1990. I.a instalación está discútala para ofrecer grados terminados de material usando resina de PITE importado. 3. Du Pont se ha impuesto incrementar la capacidad de producción mundial de P'IT'E un 50% de 1990 a 1995. 31 Capítulo I. Antecedentes 4. La capacidad total de PTFE se incrementó de 6 a 8 millones de libras (incluyendo el doble de la capacidad de resinas granulares) en 1990. 1.3.2, EUROPA OCCIDENTAL La siguiente tabla presenta los productores de fluoropolimeros en diferentes países de Europa Occidental, la localización de sus plantas, capacidades de producción, tipo de fluoropolímero producido y su nombre comercial. Tabla 1.15 Productores de fluoropolímeros en Europa Occidental Compañía y locabución de la plano Capacidad anual 11) (milleau de tea.) - Tipo, de polímera Modus comercial Francia Elf-Atochem S.A. 1.5 Pis FE Voltalaf Pierre•Benite 1.0 PVDF Ford!" Kynar Solvay S.A. Tavaux 2.5 PVDF Solef, Vidar Alemania Hoechst Aga Gendorf 6,5 PITE &manan FTPE 0.3 E-TFE Hostallon ET 0.2 PFA Hoatailon PFA 0.3 FEP Hostaflon FEP Italia Ausimont S.p. A. Spinetta-Marengo 5.0 PITE Algillon 0.25 PFA Hyflon 0.1 E-TFE Hyflon 32 Capítulo 1. Antecedentes Tabla 1.15 (continuación) Productores de fluoropolímeros en Europa Occidental Compañía y localización de la planta Capacidad anual (I) (millones de ton.) Tipo de polímero Nombre comercial Holanda Du Pont de Nemours 3.5 FTFE Teflon PTFE (Nederland) Dordrech 1.5 FEP Teflon FEP Reino Unido Imperial Chemical Industries PLC 10 Chemicals & Polymera Ltd Fletuood 10 PTFE Fluon Fututo (8). ealnOMÁC. haadbocit 1992. (1) Capacidad Anual de 1992. De los seis productores de fluoropolímeros en Europa, las tres compañías con la mayor capacidad (Austmont, Du Pont y Hoechst) también ofrecen el más amplio rango de productos. Cada una de las compañías restantes se especializa sólo en uno o dos tipos de resina. De 1988 a 1991 los productores de fluoropolinieros en Europa incrementaron su capacidad total de producción de un 20-25%. La mayoría de este incremento fue de resinas de PTFE. La capacidad total de PTFE en 1991 fue aproximadamente de 18,000 ton. métricas, siendo cerca del 70% del total de la capacidad de producción de fluoropolímeros de Europa Occidental. Se producen varios tipos de productos de PITE, incluyendo granulado virgen, compuestos rellenos, polvos finos (dispersiones coaguladas), dispersiones acuosas. 33 Capítulo 1. Antecedentes 1 3.3. JAPÓN En la tabla siguiente se presentan los productores de fluoropolímeros, la localización de la planta, así como los nombres comerciales de los diferentes productos. Tabla 1,16 Productores de fluoropolimeros en Japón. Compañía y localización de la planta Capacidad anual (millones de ton.) Tipo de Polímero Nombre Comercial Main Ohm Company, Ltd.8(I) Ichihara, Chiba Prefecture 1.5 E•TFE Man COP 0.3 PM Mili-1C] Fluoropolymere Co, Ltd.' !chillara, Chiba Prefecture 3.3 PTFE Mon Central Olas Co„ Ltd. Ube, Yamaguchi Prefectura 0.1 PVDF oopolímero Cafre! Soft PCTFE «polímero Carral Soft Daikin Induatriee Ltd. 14 Kaahima, Ibaraki Prefectura 8.0 PTFE Polyflon E-TFE N'alce Sonar, Osaka Prefecture , 5.5 PTFE FEP Polyflon Neoflon PFA Mellen PVDF Neoflon PCTFE Dardos Du Pont-Nlitsui Fluorochemicals Co.(3/ Shirnizu, Shizouka Prefecture 4.0 PTFE Teflon PTFE 0.5 PFA Teflon PFA 0.5 FEP Teflon FEP 0.2 EPE 34 Capitulo I. Antecedentes Tabla 1.16 (continuación) Productores de fluoropolímeros en Japón. Compañía y localización de la planta Capacidad anual"' (millones de ton.) Tipo de Polímero Nombre Comercial Kureha amical Industry Co., Ltd lwaki, Fukushltna Prefecture 0.4 PVDF KF Polymer TOTAL 24.5 turnle (S). Chemical economice handboolk. 1992. I. Commulia que usa la tecnología de ICI 2. Conipa1M+1 que produce pin de ba o peso molecular (Lubron0) y lluoroelastómero (Daiel®), las cuales se incluyen en la capacidad estimada 3. Compañia que usa la tecnología de Du Pont Con la mayor capacidad de producción doméstica y el más amplio rango de productos, las industrias Daikin son los líderes en producción de polímeros. Otros productores mayores son Du Pont e ICI; ambas compañías participan en el mercado japonés y también mantienen sus instalaciones para producción de fluoropolimeros en Estados Unidos de América y Europa. Las compañías restantes, incluyen Asahi Glass, Central Glass y Kureha, que producen pequeñas cantidades de fluoropolimeros sólo en Japón. La capacidad de producción en Japón es de alrededor de 24,500 ton. métricas por año. Del total, el PTFE representa aprox. 15,500 tons. métricas de la capacidad anual, mientras que los otros fluoropolímeros representan las 9,000 tons. métricas restantes. 35 CAPÍTULO 2 ANÁLISIS DE MERCADO Para poder entender la importancia de los fiuoropolímeros en el ámbito mundial, en especial del PTFE, se hace una comparación entre el mercado mundial y México basados en datos estadísticos reportados con el fin de establecer un parámetro de comportamiento para la economía mexicana. 2.1. SITUACIÓN MUNDIAL DE LOS FLUOROPOLÍMEROS La producción mundial y consumo de los fluoropolímeros alcanzó el nivel de 150 millones de lb (68 mil ton. métricas), valuadas como U.S.$1450 millones en 1991. En ese í Capitulo 2. Análisis de Mercado año, la capacidad de producción mundial fue de alrededor de 211 millones de lb (96,000 ton métricas). Basados en estos estimados la capacidad mundial utilizada en la industria de los fluoropolímeros fue de 71%. En 1991, el comercio mundial de los fluoropolímeros alcanzó el nivel de los 36.4 millones de lb (16,500 ton, métricas), representando el 24% del consumo total. De 1991 a 1996, el crecimiento en el consumo total de los fluoropolímeros promediará un 4.2% por año. Tabla 2.1 Oferta/Demanda mtutdial de los fluoropolímeros (1991) (miles de Ton,) Estados Unidos Europa Occidental Japón Otru regiones Mundial PTFE Otro PTFE Otro PITE Otro Capacidad 6.39 10,2 8.16 3.47 7,03 4,08 3.95 43.5 Producción 5.58 7,03 5.03 2.26 5.12 2.04 3.76 30.4 Importaciones 1.54 1.36 1.36 0.68 0.13 0.77 1.63 7.71 Exportaciones 0.95 0.95 1.40 0.95 2.04 0.9 0.27 7.71 Consumo aparente 6.16 7.43 4.98 1.99 3.22 1.95 5.12 30.4 Valor de Consumo 94.3 174 80.74 76,65 56,2 82.5 92.98 657 Fuente (8). Chemical econonucs handbook. 1992. Tasa media anual de crecimiento I 1991 - 1996 4.4% 2.9% 3% 3 - 4 % 6 - 10 % 4.2 % 1 Europa Occidental produce y consume el 24% y 23%, respectivamente, del volumen mundial de lluoropolímeros. El IYITE representa la mayoría de la capacidad de Europa Occidental, producción, consumo y venta. La capacidad de utilización, que es de 60-65% para ambos, PTFE y otros fluoropolímeros es, de cualquier modo, menor que el promedio 36 Capítulo 2. Análisis de Mercado mundial. De 1991 a 1996, el crecimiento promedio en el consumo de fluoropolimeros será de cerca del 3% anual, con un crecimiento promedio mayor al esperado para tuberías rellenas de PTFE, así como de otros fluoropolimeros procesables por fusión. La llegada potencial del mercado de cable y alambre plenum en Europa Occidental puede hacer crecer estos prospectos substancialmente. Japón produce y. consume 23% y 16% respectivamente, del volumen mundial de fluoropolímeros. El PTFE representa la mayoría de la capacidad, producción, consumo y venta japonesas. En 1991, la capacidad japonesa de utilización del PTFE fue del 73%, mientras que la capacidad de utilización de otros fluoropolímeros fue sólo del 50%. Japón es la gran región vendedora; las exportaciones japonesas representan el 40% de la venta mundial de fluoropolímeros. El consumo japonés de fluoropolímeros crecerá con una velocidad promedio de 3-4% entre 1991 y 1996. Otras regiones producen y consumen cantidades significativas de fluoropolimeros incluyendo Brasil, Canadá, la República Popular de China, la República de Corea, Polonia, Rusia y Taiwan. Estos países producen y consumen 12% y 17%, respectivamente, del volumen mundial de fluoropolímeros. El PITE representa más del 95% de la capacidad, producción, consumo y comercialización de dichas regiones('). Debido al rápido desarrollo económico y al incremento en la demanda en el mercado de procesamiento químico, el consumo de fluoropolímeros se incrementará a una velocidad promedio anual del 6-10% de 1991 a 1996. 2.2. SITUACIÓN EN ESTADOS UNIDOS DE AMÉRICA. 2.2.1 BALANZA COMERCIAL Estados Unidos de América es la región dominante, produce y consume 41% y 44%, respectivamente, del volumen mundial de los fluoropolimeros. La capacidad del "1 La mayoría de las instalaciones de producción en estos lugares se estima que trabajan a su capacidad. 37 Capitulo 2. Análisis de Mercado PTFE que cuenta como el 38% de la capacidad total de E.U.A., es altamente usada, puesto que la capacidad de utilización en este país de otros fluoropolímeros es sólo del 68%. Los Estados Unidos es wt importador neto de ambos, PTFE y otros fluoropolímeros. De 1991 a 1996. el consumo de PTFE aumentará en 4.4% cada año debido al incremento en la demanda en los mercados ambientales, automotriz y procesos químicodb). El mercado del cable y alambre pleituni(̀ ) que existe sólo en E.U.A., es aproximadamente la mitad del consumo norteamericano de otros fluoropolímeros. Aunque el mercado del pienum crecerá cerca del 8% anual, el crecimiento de los fluoropolímeros en las aplicaciones de plenum se va a hacer mixto, en el sentido de que, mientras ciertas resinas crecen , otras pueden caer en desuso y, como consecuencia, será menor que el 8% debido a que los fluoropolímeros continuarán perdiendo mercado a causa de los aislantes no-fluoropoliméricos y materiales enchaquetados. De 1991 a 1996, los prospectos de crecimiento de los mercados del alambre y cable, incluyendo el piemon disminuirán y limitarán el crecimiento promedio en el consumo norteamericano de otros fluoropolímeros a una velocidad anual del 2.9%. Tabla 2.2. Balanza comercial del PTFE en Estados Unidos de Amárica. (miles de Ton.) Año Producción Importaciones Exportaciones Consumo aparente 1985 11,52 2.13 1.13 12.51 1986 12.06 2.67 1.72 13.01 1987 11,83 2.94 0.9 13,88 1988 11.70 3.17 1.04 13.92 1989 11.34 4.08 1.4 14.01 1990 12.51 3.62 2.22 13.92 1991 12.33 3.4 2.08 13.65 (S) Cliqtli.11,41,cpu. hal dbook. 1992. 2,2,2 PRODUCCIÓN Y VENTAS. 1.a siguiente tabla presenta las estadísticas más recientes para el PTFE basado en los datos reportados por The U.S. International Trade Commission y estima que: (1) Estados Unidos de América cuenta con el 65% del consumo mundial de otros fluoropolimeros procesables por fusión. ) Ver Anexo A. 38 Capitulo 2. Análisis de Mercado Tabla 2,3. Producción y ventas de PTFE en Estados Unidos de América, (miles de Ton.) Ado Producción Ventas 1960 2.72 -- 1965 4.53 -- 1969 5.89 -- 1970 5.44 -- 1971 5.44 - 1972 6.03 4.35 1973 6.35 5.80 1974 8.34 . 6.71 1975 5.89 4.94 1976 7.07 5.59 1977 8.39 6.44 1978 9.16 7.66 1979 11.29 9.75 1980 9.79 - 1981 - -- 1982 - - 1983 -- 1984 12.88 10.35 1985 11.52 9,07 1986 12.06 9.93 1987 - -- 1988 11.79 11.15 1989 11.34 - 1990 12.51 -- 1991 12.33 - Fumas OO. idea Tabla 2,4, Consumo de resinas de PITE en E, U.A. (miles de Toril - GRANULAR POLVO FINO DISPERSIÓN ACUOSA TOTAL 1988 • 6,66 3.9 133 13.92 1989 6.57 3.9 3.33 14.01 1990 6.53 3.76 3.62 13.91 1991 1996* 6.07 7.75 4.03 5,12 3.53 4.08 13.63 16.96 umte (8). dem 'Pronóstico 39 Capitulo 2. Análisis de Mercadu Tasa media anual de crecimiento GRANULAR POLVO FINO DISPERSIÓN ACUOSA TOTAL 1991 - 1996 5% 5% 3% 4.4% 2.3. SITUACIÓN EN MÉXICO Los datos que presentaremos a continuación son estadísticas presentadas por el Instituto Nacional de Estadística, Geografia e Informática (INEGI) que se obtuvieron en el Banco de Comercio Exterior (BANCOMEXT)(2') . De acuerdo con estos datos podemos observar que en México no ha habido producción de Politetrafluoroetileno dentro de la industria petroquímica, por lo cual ha sido necesaria la importación para cubrir la demanda interna. Tabla 2.5. Importaciones de PTFE en México, Año País Toneladas Costo (Pesos) 1966 E,U,A 4.598 545,417 Reino Unido 0,179 11,453 TOTAL 4.777 556,870 1967 E.U.A. 1.156 90,468 Reino Unido 0.267 16,745 Total 1.413 107,213 1968 E.U.A. 8.316 636,574 Reino Unido 1.525 98,498 Total 9.841 735,072 1969 E.U.A. 13.986 1,088,972 Alemania Rep. Fed. 2.552 166,320 Reino Unido 7,324 504,567 Total 23.862 1,759,861 gis) INEGI (1965.1992) Anuarios estadísticos de importaciones y exportaciones de México. 40 Capitulo 2. Análisis de Mercado Tabla 2.5.(continuación) Importaciones de PTFE en México. Año Pais Toneladas Costo (Pesos) 1070 E.U.A. 21.120 1,601,410 Alemania Rep. Fed. 1.236 76,538V Reino Unido 5.695 420.773 Total 28.051 2,098,721 1971 EUA 23.840 1,869,333 Alemania Rep. Fed. 1.643 109,319 Reino Unido 4.465 325,122 Callada 0.030 2,259 Total 29,978 2,306,033 1972 E.U.A. 24.895 1,747,451 Alemania Rep. Fed. 2.322 164,509 Reino Unido 1,081 79,708 Guatemala 0,026 3,978 Total 28.324 1,995,646 1973 E.U.A, 54.660 4,026,603 Alemania Rep, Fed. 4.704 395,338 Francia 0.023 4,394 Total 59.387 4,426,335 1974 E.U.A. 47,287 3,567,687 Alemania Rep. Fed. 0,420 36,109 Total 47.707 3,603,796 1975 Canadá 1.659 80,612 E.U.A. 10.143 998,623 Perímetros libres 0,744 3,500 Total 12.546 1,082,735 1976 Alemania Rep. Fed. 0.102 65,614 Japón 0,022 7,798 E.U.A. 23,291 2,906,677 Total 23.415 2,980,089 1977 Alemania Rep. Fed. 3.315 418,672 E,U.A. 33.454 6,353,925 Japón 0,040 30,424 Perímetros libres 6.782 34,200 Total 43.591 6,837,221 1978 Alemania Rep. Fed. 1.077 134,148 E.U.A. 114.222 8,784,064 Japón 0.040 29,107 Total 115.339 8,947,319 1979 Alemania Rep. Fed. 0.026 29,120 E.U.A. 62.726 15,544,541 Japón 0.040 8,873 Total 62.792 15,582,534 1980 E.U.A. 56.766 15,262,000 Japón 0.110 53,000 Total 56,876 15,315,000 1981 E.U.A. 98,697 28,306,000 Total 98,697 28,306,000 41 Capitulo 2. Análisis de Mercado Tabla 2.5. (continuación) Importaciones de PTFE en México. Año País Toneladas Costo (Pesos) 1982 E.U.A. 69.901 44,351,000 Total 69,901 44,351,000 1983 E.U.A. 50.182 84,226,000 Total 50.182 84,226,000 1984 Alemania Rep. Fed. 9.000 11,189,000 E.U.A. 83.522 121,963,00(1 Total 92.522 133,152,000 1985 Alemania Rep. Fed. 9,201 18,990,000' E.U.A. 88,085 280,217,000 Japón 0.034 58,000 Total 97,320 299,265,000 1986 Alemania Rep. Fed, 10.516 59,528,000 E.U.A. 57.419 431,271,000 Total 67.935 490,799,000 1987 Alemania Rep. Fcd. 4.906 87 E 6 E.U.A. 68.233 1,037 E 6 Japón 1.350 17 E 6 Italia 0.007 1 E 6 Total 74.496 1,142 E 6 1989 Alemania Rep. Fed. 3.657 93 E 6 Bélgica 0.100 4 E 6 Canadá 0.009 4 E 6 E.U.A. 207.817 6,684 E 6 Paises Bajos 0.186 8 E 6 Japón 0.200 3 E 6 Total 211.969 6,796E 6 1990 Alemania Rep. Fed. 2.525 104 E 6 Bélgica 0.501) 24 E 6 Corea del Norte 0.580 21 E 6 E.U.A. 219.963 8,902E 6 Paises Bajos 21.850 773 E 6 Japón 0.240 4 E 6 Total 245.658 9,828 E 6 1991 Alemania Rep, Fed. 0.800 34 E 6 España 0.420 25 E 6 Holanda 7.320 355 E 6 E.U.A. 211.122 9,050E 6 Reino Unido 1.275 42 E 6 Japón 10.371 149 E 6 Total 231,298 9,655 E 6 1992 Alemania Rep. Fcd. 1.326 68 E 6 Francia 0.305 301 E 6 Holanda 3.897 187 E 6 E.U.A. 234.427 9,092E6 Reino Unido 3.725 156 E 6 Singapur 0.293 2(1 E 6 Japón 0.055 9 E 6 Total 244.028 9,833 E 6 Lumia (21t). . (196)-1992). Anuarios estadísticos de importaciones y exportaciones de México. 42 CAPÍTULO 3 ANÁLISIS ECONOMÉTRICO 3.1. ANTECEDENTES. La econometria trata de la aplicación de la teoría económica, la matemática, y las técnicas estadísticas con el fin de probar hipótesis y estimar, así como pronosticar, los fenómenos económicos. La econometría ha negado a estar ampliamente identificada con el análisis de regresión. Éste relaciona una variable dependiente con una o más variables independientes o explicatorias. Como las relaciones entre variables económicas son generalmente inexactas, debe incluirse un término estocástico ó error (con propiedades de probabilidad bien definidas) (35) '"' Ntakradakis. S. forecastina: rnelhods and aplicanona. 1983. Capítulo 3. Análisis Economátrico La investigación econotnétrica, en general, comprende las tres etapas siguientes: Etapa 1. Especificación del modelo o enunciado de la hipótesis en forma de ecuación estocástica explícita, junto con las expectativas teóricas a priori sobre el signo y tamaño de los parámetros de la función. Etapa 2. Recolección de datos sobre las variables del modelo y estimación de los coeficientes de la función con técnicas econométricas apropiadas. Etapa 3. Evaluación de los coeficientes estimados de la función sobre la base de criterios económicos, estadísticos y econornétricos. La principal ventaja de los modelos econométricos es que a través de ellos, pueden encontrarse las interdependencias entre diferentes fenómenos económicos y tecnológicos. Tales modelos son de gran valor para entender de una manera más adecuada la forma en que un sistema ya sea económico o tecnológico, se ha desarrollado y se desarrolla así como para probar y evaluar políticas alternativas. Estas metas son diferentes cuando se trata de pronosticar, es decir, de predecir más bien que de entender, aprehender los fenómenos inmersos en el análisis per se(b) . De una manera muy simplificada, las interdependencias a las que nos hemos referido anteriormente podrían representarse por el siguiente modelo econotnétrico, Ventas fl (PIB, precio, publicidad, gastos de I. y D.@ ), (3,1) Costo de producción = fl (cantidad producida, inventarios, costos de mano de obra y materiales, gastos de I. y D.). Gastos de ventas = f3 (publicidad, otros gastos de venta) Publicidad = f4 (ventas) Exp las.: anticipada o hipotéticamente. Adj. previo a la experiencia o que no depende de ella. t ) Frase latina que signfica "por si" o "por si mismo". ® Investigación y Desarrollo. (3.2) (3.3) (3.4) 44 Gastos de I. y D. VENTAS Precio Publicidad 1--prrn fl Figura 3.1. Variable exógena* L\ Gastos de Ventas Gastos generales Ganancias PRECIO f5 Gastos de Producción COSTOS DE PRODUCCIÓN Cantidad producida Inventarios Costos de Mano de obra Costo de Materias primas Gastos de I. y D. GASTOS DE Publicidad Otros gastos de venta VENTAS !PUBLICIDAD Ventas Rentabilidad Competitividad Variable exógena* Capítulo 3. Análisis Ecnnoniétrico Precio = f5 (costos de producción, gastos de ventas, gastos generales de administración, ganancia). (3.5) El conjunto de estas cinco ecuaciones se puede representar esquemáticamente como sigue: ' Las variables exógenas no se determinan dentro del sistema. 45 Capítulo 3. Análisis Econométrico En un modelo econométrico, el investigador se enfrenta a muchas actividades similares en las que se funda el análisis de regresión múltiple. Es decir: I) Determinar las variables que se deben especificar en cada ecuación (especificación). 2) Determinar la forma funcional de cada ecuación. 3) Estimar, simultáneamente, los parámetros de las ecuaciones. 4) Probar estadísticamente la significación de los resultados. 5) Probar la validez de las suposiciones que se han involucrado en el cálculo de los parámentros. 3.2. EL PAPEL DE LOS PRONÓSTICOS EN LA PLANEACIÓN ESTRATÉGICA. DEFINICIONES. "La planeación estratégica, se refiere a la utilización del conocimiento y- capacidad del ser humano para diseñar el futuro deseado, indispensable cuando se pretende involucrar a un conjunto de decisiones que corresponden a las características de una MISIÓN, y la interrelación de ésta con los OBJETIVOS y METAS que se pretenden alcanzar dentro de una organización" O) . Esta definición se ha ido adecuando, modificando y reestructurando para enfocarla hacia el entorno de las organizaciones, de forma tal de utilizar el paradigma que proporciona la Teoría de sistemas: el ser, el hacer y el devenir, dando lugar a tres polos que se insertan en el conocimiento de un objeto bajo estudio: su definición funcional, su definición ontológica o analítica y su definición genética. Existe por ello una relación circular entre estos tres aspectos básicos de los sistemas: las estructuras cambian un instante cuando éstas se encuentran en funcionamiento, pero cuando el cambio es tan grande que es necesariamente irreversible, entonces un nuevo proceso se desarrolla, dando lugar a una nueva estructura, alcanzando con ello uno de los principios básicos de la planeación estratégica. 11) Ackoff, R.L. A concept of corporate planning. 1970. 46 Capitulo 3. Análisis Ecosométrico "La planeación estratégica es un proceso de toma de decisiones, sobre los objetivos más importantes de una organización y las políticas y estrategias que gobernarán la adquisición, uso y disposición de sus recursos, para alcanzar los objetivos considerados en su misión a través de metas predefinidas"(Steiner). "La planeación estratégica es un conjunto de decisiones que involucran a la organización de una empresa dentro del contexto de un horizonte de largo plazo y que le proporciona herramientas para controlar los disturbios que le presenta el medio ambiente para que pueda prevenirlos con el fin de alcanzar los estados futuros (misión, objetivos y metas) que dicha empresa quiere alcanzar" (Reynaud). "La toma de decisiones no es solamente una operación de análisis y predicción, es el conjunto de acciones que hay que desarrollar en el presente a la luz de un futuro deseado" (AnsofI). "El 'estado' de una empresa debe considerarse como un vector, donde cada uno de sus componentes puede ser uno de sus posibles valores en una de sus varias dimensiones factibles" (Reynaud). "La estrategia es una conducta y una trayectoria que debe seguirse para convertirse en el ANTIAZAR" (Masse) y "es un plan unificado comprensible e integrado, para asegurar los objetivos básicos, nietas y resultados, que la empresa pretende alcanzar" (Mintzberg). De esta manera: "1. Las METAS son aquellos fines que se esperarán alcanzar dentro del periodo de tiempo que se representa por el horizonte de planeación (H. P.). 2. Los OBJETIVOS son aquellos fines que pudieran no alcanzarse durante el H.P., pero que se esperarían alcanzar y hacia los cuales se piensa que el PROGRESO es posible en el marco del H.P '1) .'' Considerando las definiciones anteriores, la planeación estratégica se tipifica por: 47 Capitulo 3. Análisis Econométrico a) Una atención más deliberada a la selección de finalidades, hacia las cuales la acción que habrá de planearse estará dirigida en conjunto con un esfuerzo para mejorarla a través de una mejor percepción de aquélla. b) Una comparación más avanzada y formal de los medios, utilizando los criterios derivados de los fines seleccionados. c) Una observación más adecuada de los resultados incluyendo un sistema para llevar a cabo la evidencia del progreso hacia metas específicas. d) Una movilización de la ciencia y tecnología o de cualquier otro conocimiento especializado, en un mareo de información y toma de decisiones. e) Un énfasis en la información anterior a la predicción y luego a le persuación, más que sobre un poder coercitivo y autoritario. Un incremento en la capacidad de combinar esfuerzos en varias líneas de acción simultáneas; sobre una, otra. g) Un marco conceptual lógico de una generalidad creciente que se compromete más con los objetivos fundamentales que es necesario alcanzar. Para cumplir con los siete postulados anteriores, cinco son, al menos, las fases de la planeación estratégica. 1. Formular el sistema de riesgos y oportunidades que encara la organización. 2. Especificar los fines perseguidos que representan los objetivos de la planeación para diseñar el futuro deseado. 3. Seleccionar o crear los medios de que se servirá la planeación para alcanzar los fines. Estos representan las diferentes trayectorias para aproximarse al futuro deseado. 4. Determinar los recursos que se requerirán y tratar de obtenerlos cuando no estén disponibles, representando, así, la planeación de los mismos. 5. Diseñar la implantación y control de las acciones estratégicas formuladas dentro del plan. 48 Capítulo 3. Análisis Economátrico 3.3. LA IMPORTANCIA DE LOS PRONÓSTICOS Y LA PLANEACIÓN ESTRATÉGICA EN LA ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL. Debido a que tanto los pronósticos y la planeación estratégica se refieren por sí inismos,por su rol de entender el futuro, es importante integrarlos dentro de la organización. Así podemos definir los principales postulados holisticodn), para la planeación estratégica dentro de una organización: "Si cada parte del sistuna, considerada separadamente, se pretende que opere tan eficientemente como sea posible, el sistema, considerado como un TODO, NO OPERARÁ 'FAN EFICIENTEMENTE, como puede ser posible". Con ello, los principios holisticos de Coordinación e Integración de la planeación estratégica establecen que: "...ninguna parte del sistema puede planearse en forma efectiva si ésta se planea independientemente de otra parte que se encuentra en su mismo nivel..." "...la planeación efectuada a cualquier nivel de un sistema no puede ser tan efectiva como la planeación llevada a cabo interdependientemente a todos los niveles.,." "Toda parte de un sistema debe planearse simultánea e interdependientemente". "Entre más partes del sistema y de los niveles de éste, se planeen simultánea e interdependientemente, el resultado del proceso de planeación será mejor..." (n) Aunque la presente tesis no tiene como fin explicar y/o destacar la importancia de la planeación estratégica, ni tampoco las herramientas de análisis representadas por los pronósticos y el acto de pronosticar, a continuación proporcionaremos las razones por las cuales el binomio planeación-pronóstico ayuda a la mejor toma de decisiones en una organización. (31/ Miklos, T., Tello, M.E. Planeación interactiva. 1993 49 Capítulo 3. Análisis Ecenomarico 1) Enfoca la atención, tanto para preguntarse como para responderse acciones importantes para la empresa. 2) Introducen un conjunto de fuerzas y herramientas que guían la toma de decisiones en la empresa: - Simulando el futuro. - Utilizando un enfoque por los sistemas. - Forzando y provocando a cuantificar objetivos, - Revelando y clasificando las oportunidades futuras y los riesgos involucrados, - Proporcionando un marco uniforme de toma de decisiones a través de la empresa. - Animando a medir el comportamiento de la empresa. - Ligando un conjunto de funciones de la administración. - Llevando acciones estratégicas a los niveles superiores de la organización. 3) Proporcionan un conjunto de beneficios a la empresa estableciendo canales de comunicación y un sentido de participación. 50 Metas y decisiones Planeación Estrategica Pronósticos 44 Objetivo Recursos disponibles • 11 • Restricciones • Asignación de recursos • Implan ación y control Capitulo 3. Análisis Econométrico Lo anterior puede describirse mediante el siguiente diagrama: Figura 3.2. Esquema del binomio planeación - pronóstico En una organización, la capacidad de planear y tomar decisiones se relaciona con: I) Estimar la situación de la empresa y su medio ambiente. 2) Determinar la capacidad de producción disponible. 3) Pronosticar la capacidad requerida. 4) Desarrollar planes alternativos para alcanzar la capacidad requerida. 5) Realizar análisis financieros cuantitativos. 6) Analizar los aspectos cuantitativos de cada alternativa. 7) Pronosticar los resultados de cada alternativa. 8) Seleccionar una alternativa especifica. 9) Implantar la alternativa seleccionada. 10) Realizar una auditoria y examinar los resultados. 51 Capitulo 3. Análisis Econonulsico 3.4. ANÁLISIS DE REGRESIÓN SIMPLE. El modelo lineal de dos variables o análisis de regresión simple, se usa para probar hipótesis sobre la relación entre una variable dependiente, Y, y una variable independiente o explicatoria, X, y para predicción. El análisis de regresión lineal simple, por lo general, comienza representando gráficamente el conjunto de los valores XY sobre un diagrama de dispersión y determinando por inspección si allí existe una relación lineal aproximada° I). Y, = bo + biX, (3.6) Como es improbable que los puntos caigan precisamente sobre la línea, la relación lineal exacta de la ecuación (3.6) debe ser modificada para incluir un término de perturbación aleatoria, error, o término estocástico, Y1 = 60 + biX, + tri (3.7) Se supone que el término de error está (1) normalmente distribuido, con (2) valor esperado o media cero y, (3) varianza constante y, más aún, se supone (4) que los términos de error no están correlacionados o relacionados uno con otro y, (5) que la variable explicatoria supone valores fijos en muestreo repetido (así que X, y u, no están relacionados tampoco). Método de mínimos cuadrados ordinarios, El método de mínimos cuadrados ordinarios (MCO) es una técnica para ajustar la linea recta "óptima"(d) a la muestra de las observaciones XY. Esto involucra minimizar la suma de los cuadrados de las desviaciones (verticales) entre los puntos y la línea. (II) Dominick S. Econometría. 1982. (.1) Aquélla que muestre el menor error. 52 1 Capitulo 3. Análisis Econontétrico Min E (Yi Yi)2 (3.8) A donde Y, se refiere a las observaciones reales, y Y, se refiere a los valores ajustados correspondientes, así que Y,-1›, = e„ es el residuo. Esto conduce a las dos ecuaciones normales siguientes: E Y, = n1'4 + X, (3.9) E X,Y, = .10E X, + E Xi2 (3.10) donde n es igual al número de observaciones, y 10 y 11 son estimadores de los parámetros reales bo y bi . Resolviendo simultáneamente las dos ecuaciones anteriores, obtenemos: b t =[(11EXiY, - yx,EY1 (nEXi2 (1:102)] (3.11) El valor de b„ se da luego por: = Y - '11 X (3.12) Es útil, a menudo, usar una fórmula equivalente para estimar l: = E xiy, E xi2 (3.13) donde x, = X; - 3Z, e = Y; - Y. La ecuación (MCO) de regresión de mínimos cuadrados estimada es entonces, ír, = bo 4:11x; (3.14) 53 Capitulo 3. Análisis Econométrico 3.4.1. RESULTADOS DE LA REGRESIÓN SIMPLE Utilizando del datos que aparecen en la tabla 3.1., se efectuó regresión lineal para ajustar la demanda representada por las importaciones contra el tiempo y otras variables, de allí se tomaron los siguientes modelos: Tabla 3.1, Análisis de regresión simple Ano Ton NS NS ponderado, PIB PRECIO (IMMO he PIB In PRECIO he CONSUMO 1966 4.777 556.87 534.417 1.805E+9 1 1 1.873 6.3223218 4.71736433 1.56381273 1967 1.413 107.213 78.954 1.9189E+9 55.877 4.6748175 4.02314523 0.3457151 1968 9.841 735.072 564.473 2.075E+9 57.359 6.5999685 4.04933522 2.28655733 1969 23.862 1759.861 834.2.32 2.206E+9 34.961 7.4729901 3.55422490 3.17228724 1970 28.051 2098.721 1309.034 2,359E+9 • 46.666 7,6490834 3.84302045 3.33402428 1971 29.978 2306.033 1553.302 2.457E+9 51.815 7.743284 3.94767448 3.40046378 1972 28.324 1995.646 1668.813 2.667E+9 58.919 14.506478 4.07615837 3.3437095 1973 59.387 4426.335 3698.309 2.89E+9 62.275 8.3953272 4.13155562 4.08407335 1974 47.77 3603.796 3532.371 3,067E+9 73.945 15.097498 4.30332676 3.86639783 1975 12.542 1082.735 926.707 1239E+9 73.888 6.9872455 4.30255443 2.52908301 1976 23.415 2980.089 2835.474 3.376E+9 121.097 14.907464 4.79658755 3.15337684 1977 43.591 6837.221 5930.632 3.492E+9 136.052 8.8301366 4.91303535 3.77485071 1978 115.339 8947.319 8625.422 3.781E+9 74.783 16.0061164 4.31459355 4.74484652 1989 62.792 31136.19 15548.024 4.127E+9 247.611 10.346768 5.51186115 4.13982768 1980 56.876 15315 15209 4.47E+9 267.406 9.636588 5.58876917 4.04087346 1981 98.697 28306 28306 4.862E+9 286.797 10.2501129 5.65877452 4.59205455 1982 69.901 44351 44351 4.832E+9 634.483 10.699891 6.45281058 4.24707996 1983 50.182 84226 84226 4.629E+9 1678.411 11.341259 7.42560254 3.9156564 1984 92.522 133152 112658 4.796E+9 1217.635 11.799247 7.10466550 4.527444545 1985 97.32 299265 263571 4.92E+9 2708.292 12.609085 7.90407354 4.57100452 1986 67.935 490799 386178 4.736E+9 5684.522 13.10379 8.64550231 4.21855137 1987 74.496 1142 948600 4.818E+9 12733.569 7.0405364 9.45199706 4.31074543 1989 211.969 6796000 6575000 5.047E+9 31018.687 15.731845 10.3423415 5.35644004 1990 245.658 9828000 8133000 5.272E+9 33107.002 16.100746 10.4075009 5.50394032 1991 231.298 9655000 8498000 5.463E+9 36740.482 16.082298 10.511634 5.44370692 1992 244.028 9833000 8422000 5.616E+9 34512.433 16.101255 10.4490749 5.49728297 54 Capitulo 3. Análisis Econométrico Recordamos que la demanda de cualquier productos es una función del precio, del producto bajo análisis, de los precios de los productos que son sustitutos o complementarios (pB,...,pZ), ('el ingreso del consumidor (r) y de sus preferencias (P). Por lo tanto: q on= f (pA; r; P) (3.15) a) Consumo = (t) t= tiempo como variable próxima de la demanda Y = consumo (q) I) Y = aeht (3,16) es decir: in Y = a + bt 2) Y = a + bt (3.17) a y b son parámetros estimados por regresión. b) Consumo = f2 (precio) In Consumo = a + b In precio (3,18) a y b son parámetros estimados de la regresión; b por definición es la elasticidad de la demanda al precio definida como: (atn consumo/ a In precio) = b s O = a (consumo/ consumo) / a (precio/precio) c) Consumo = f3 (PIB) PIB como una variable Inóxima" al ingreso (r) In Consumo = a + b In PIB (3.19) a y b son parámetros estimados mediante la ecuación de regresión. (ama consumo/ a In r) = elasticidad de la demanda al ingreso (b); b z O 55 Capítulo 3. Análisis Econométrico Resultados: Regresión : Tiempo ve In consumo Constante 8.933030398 Error típico de est. Y 0.648154355 R cuadrada 0.724971006 Número de observaciones 26 Grados de libertad 24 Coeficiente(s) X 0.13480537 Error estándar del coef. 0.01694847 x = tiempo ; y = ln consumo Regresión : Tiempo vi. Consumo Constante -28934.2092 Error típico de est. Y 43261.09455 R cuadrada 0.671998728 Número de observaciones 26 Grados de libertad 24 Coeficiente(s) X 7932.34598 Error estándar del coef. 1131.22649 x = tiempo ; y = consumo 56 Capítulo 3. Análisis Econométricb Regresión: Ln Precio va. Ln Consumo. Constante -0.753826021 Error típico de est. Y 0.878039485 R cuadrada 0.495280963 Número de observaciones 26 Grados de libertad 24 Coeficiente(s) X 0.35165641 Error estándar del coef 0.07246227 x = Ln precio ; y = Ln consumo Regresión: Ln PIB vi. La Consumo Constante -0.32998127 Error típico de est. Y 0.675095348 R cuadrada 0.701632288 No. de observaciones 26 Grados de libertad 24 Coeficiente(s) X 0.3071932 Error estándar del cod 0.0408909 x = Ln Producto Interno Bruto ; Y = Ln consumo En las gráficas 3.3 y 3.4 se presentan los datos reales contra los ajustados. Mientras en las gráficas 3.5 y 3.6 se presenta un ajuste del consumo contra el P113 y de aquél contra los precios ponderados. 57 TIEMPO VS Lid CONSUMO 3 2 I• 1 1-111 1 1 2 3 4 I 1 i 10 11 12 13 14 10 14 17 té 111 a3 21 22 as ae as ae TIEMPO VS CONSUMO 1-4 1 1 1 1 1 1 10 11 12 11 14 15 14 17 14 1124 21 22 23 2421 24 58 Capitulo 3. Análisis Econornétrico Figura 3.3, Figura 3,4. 1.‘ LnRi3 Va biCCICLAV O 1- t 1 1 43i2322 7,6410331 15P3741113 16,CO284 10,(11111191 Capítulo 3. Anílisis Econométrico Figura 3,5 Figura 3.6 59 Capítulo 3. Análisis Econométrico 3,5. ANÁLISIS ECONOMÉTRICO UTILIZANDO REGRESIÓN MÚLTIPLE. La actividad de pronosticar sobre las causas, no es tan simple como la de utilizar modelos que incluyen series de tiempo, como en el apartado 3.4. La dificultad consiste en que los valores de cada variable independiente usada en el modelo, debe estimarse antes de poder pronosticar. Esta desventaja puede, sin embargo, volverse una ventaja en la medida en que se obtiene y analiza la información sobre los cambios que se efectuan en las variables controlables (las variables independientes), que tendrán sobre la variable dependiente a pronostior. En realidad se trata de un laboratorio de simulación que mostrará los efectos de las variables independientes sobre la variable dependiente''. En lo que sigue, utilizaremos un modelo econométrico simple para pronosticar la demanda del PTFE'"). En el análisis económico, las varibles dependientes dadas no recogen instantáneamente el impacto que sobre ellas producen los cambios observados o inducidos por las variables explicativas, exógenas o independientes. Tampoco se produce todo el efecto esperado en una sola unidad de tiempo posterior al de la presentación de las causas. En general, los efectos esperados se distribuyen con distinta intensidad sobre una sucesión de períodos. De aquí que el uso de los valores observados es equivalente a realizar la hipótesis de que las expectativas en el futuro están fuertemente basadas en las cantidades que se han observado y que, por lo tanto, no difieren de ellas de un modo sistemático. Es por ello que, en este tipo de formulaciones, los valores observados se caracterizan más bien como valores anticipatorios que proporcionan impulsos reales que tienden a cubrir un nuevo equilibrio entre el valor observado y el valor anticipatorio. De aquí proviene la concepción de los modelos con retardos escalonados. (I) En este caso los rponósticos causa-efecto se usarán para formular alternativas y cursos de acción para el tomador de decisiones. (15) Makridakis, S. Forecasting methods and aoplications. 1983. 61 Capítulo 3. Anilisis Econométrico A continuación se describen algunas de las causas que generan los retardos escalonados: (a) Resistencias de comportamiento: Entre ellas se debe mencionar el hábito a la resistencia al cambio, a la formación de nuevos usos, etc'''. (b) Resistencias tecnológicas. Se deben a la adquisición de bienes de consumo duradero no obsoleto, a los requerimientos de ampliación en las capacidades instaladas, etc. (c) Igualmente, pueden hacerse consideraciones sobre las expectativas en el comportamiento del producto interno bruto, de la ocupación y, en general, del nivel de actividad económica esperado y el grado de modernización y avance tecnológico de las estructuras nacionales. (d) Una causa de incertidumbre, se encuentra en el grado de innovación tecnológica y su velocidad de propagación sobre el sistema económico. En períodos de rápidos avances tecnológicos, las expectativas de descubrimiento de nuevos tipos de productos en escala comercial son una fuente de incertidumbre que contribuye a reducir el horizonte económico de los sujetos de la actividad económica. El modelo incluye las siguientes variables: ---- La demanda observada del PTFE en el período "t". La demanda observada es para todos los casos, la demanda "nacional". Ci* La demanda esperada tanto para el periodo de observación como para el periodo de pronóstico. La demanda esperada es un tipo de demanda que esillan o esperaron realizar los agentes económicos durante un cierto horizonte `"" Éstas determinan, con diferente intensidad, la propagación de una causa en una sucesión de periodos. 62 Capitulo 3. Analista Economaarico C1 = La demanda calculada (para el período de observación) o la demanda pronosticada (para el período de predicción) del PTFE en el periodo "t". PIB = El producto interno bruto (a precios de 1980) observado o pronosticado exógenainente al modelo, en el período "1" o en el período "t + n" de pronóstico. vt; Términos estocásticos de las ecuaciones de regresión. El modelo consta de dos ecuaciones simultáneas cuya forma estructural es la siguiente: (C,-C,.,) = (C,* - Chi) + 111 (3.20) CL* = a + fi PIB, + (3.21) Considerando el sistema de dos ecuaciones simultáneas del modelo anterior en su forma estructural, su forma reducida es: CI = Al + A2 PII3t + A3 Ct.{ 4- el (3.22) donde: Al = aS A2 =fi A3 = 1- El = 8 VI + La ecuación anterior permite una identificación exacta de los coeficientes estructurales del modelo. Los estimadores A1, A2 y A3 obtenidos por mínimos cuadrados ordinarios muestran normalmente un sesgo de una pequeña muestra, que tiende a desaparecer cuando el número de observaciones aumenta indefinidantente°1). (h) Esto sólo sucederá si la hipótesis de ausencia de autocorrelación se satisface. 63 Capitulo 3. Milisis Econométrico El análisis de regresión múltiple se usa para probar hipótesis acerca de la relación entre una variable dependiente y dos o más variables independientes y para predicción. El modelo de regresión lineal de tres variables se puede escribir como» l): Y, - b,, b2X2, 4- u, (3.23) La suposición adicional (a las del modelo de regresión simple) es que no hay relación lineal exacta entre las Vs. Se pueden obtener estimaciones de parámetros de mínimos cuadrados ordinarios (MCO) para la ecuación (3.23) minimizando la suma del cuadrado de los residuos. Ee2; = E(Y; - 1702 =E (Y1 -b0 -1;2X2i)2 (3.24) Esto da las siguientes tres ecuaciones normales: EY, = nbo 4-blE X + 1;2:/.2X2, (3.25) X1,242EXI,X2i (3.26) vX2Y, (3.27) las cuales (cuando se expresan en forma de desviación) se puede resolver simultáneamente para b, y b2, lo que da: j;1= 1(ExiY)(Ex22)-(Ex2yXrxix2) ) / ((Exi2)(F.,x22) -(Exix2)2) (3.28) 1;2- t(Ex2y)(512)-(ExiyXExix2)) / «Ex12)(522) -(Exix2)2) (3,29) luego: _ — = y - b1 Xi-b2X2 (3.30) El estimador ti, mide el cambio en Y por variaciones unitarias en X1 mientras se mantiene X2 constante, b2 se define análogamente. Los estimadores '61 y #1)2 se llaman (in Dominick, S. Econometria. 1982. 64 Capítulo 3. Análisis Econométriuo coeficientes de regresión parcial. 1;,,, 1; y ' 2 son estimadores óptimos lineales insesgados (EOLI). 3.5. I. RESULTADOS DEL MODELO ECONOMÉTRICO. Se realizaron para ese modelo alrededor de veinte pruebas tratando de obtener los mejores estimadores y, que además, resultarán estadísticamente significativos. Hemos elegido de entre el conjunto analizado la siguiente ecuación: In C, = -25.840 4' 1.134 ln P113, + 0.315 In C,.., + 0.0361t (3.31) donde: t = tiempo cifrado en períodos (histórico 1,...,26; pronosticado 26 + n). En el Anexo 13, se presenta el resultado del análisis estadísitico utilizando el software llamado "'IPS" (Time Series Processor), [18]. En la tabla 3.2 se presentan los pronósticos para la ecuación arriba descrita. Tabla 3,2. Pronósticos, utilizando el modelo econométrico. Año Período Ripóteds: PIB 2% C(1119111110 Hipótesis: PHI 5% COOMMIO 1993 27 232138.098 142322.011 260426.606 282470.504 307269.445 239916.384 2,61482.110 294390.662 334847.894 382093.969 1994 28 1995 29 1996 39._ 1997 31 1998 32 334550.802 436448.999 1999 33 364359.125 396859.301 432270.766 493693.723 569877,504 651240.137 2000 34 2001 35 2002 36 470846.202 744226 522 20(13 37 512865.526 850492 511 2004 38 552865.212 608489.761 662/0.527 721943 571 ' 971932,883 1110713.864 1269311.318 1450554 751 2005 39 2006 40 2007 41 2008 42 786371 381 1657677.732 1894375.561 - 2009 43 85051 052 2010 i4 932992 717 65 Capitulo 3. Análisis Econométrico Tabla 3.2. (continuación) Pronósticos utilizando el modelo econométrico Ario Período Hipótesis: PIB 2% Comusno Hipótesis: PIB S% Consurno 2011 45 1016256.309 2012 46 1106950,09 2013 47 1205718 855 2014 48 131/143183 2015 49 1430550.712 2016 50 1558218.15 2017 51 1697279.Q85 2018 52 1848750.311 3.6. PUNTO DE EQUILIBRIO Para el cálculo del punto de equilibrio se utilizó un método analítico que parte de las ecuaciones de Costo total y de Ingresos. El método consiste en lo siguiente: Costo total = Ingresos (3.32) CT = Cf+ C v x No. de unidades (3.33) donde: CT = Costos totales Cf = Costos fijos totales Cv = Costos variables unitarios además se sabe que: 1= Pv x No. de unidades (3.34) I = Ingresos totales Pv= Precio de venta Igualando las ecuaciones: Cf+ C v x No. de unidades = Pv x No. de unidades (3.35) 66 Capitulo 3. Análisis Economenien Despejando del No. de unidades: (Cf/ No. de U) + {(Cv / No. de U.) x (No. de U.)) = Pv (3.36) No, de U. = (Cf+ Cv)/ Pv (3.37) No de U. = (2530 + 3400)/ 6.7 ((US / lb) / (US / lb)) = 885 La información de los costos fijos y variables se obtuvo del análisis económico para una planta de tetralluoruro de polietileno (PTFE) de 1800 ton/año, descritos en el apartado 4.5. La capacidad competitiva de 1800 ton/año, se encontró consultando la referencia(8). 3.7. JUSTIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA PLANTA A partir de ambos modelos de regresión utilizados anteriormente, se encontraron tres alternativas para alcanzar la capacidad competitiva de la planta y, de acuerdo a los resultados que se obtuvieron, se pueden clasificar de la siguiente manera: Optimista: Según el modelo de regresión simple para el año 2000 el mercado sería alrededor de 750 Ton/año. Es menester aclarar que el punto de equilibrio de la planta es de 885 ton/año, por lo tanto, si la capacidad competitiva es de 1800 Ton/año se podría esperar que a partir del año 2000 la planta operará al 50% de su capacidad, es decir, a 900 Ton/año, que representa, aproximadamente el punto de equilibrio económico de la planta con capacidad competitiva internacional. Así, el mercado interno consumiría 750 Ton/año y podrían exportarse 150 Ton/año. Tomando como base lo anterior el programa de producción de la planta al 100% de su capacidad (1800 Ton/año) seria el siguiente: la) Chemical Economics Handbook. 1992. 67 • Capítulo 3. Análisis Econonnitrico Tabla 3.3. Programa de producción. TIEMPO PERIODO DE CONSTRUCCIÓN MERCADO INTERNO liagiadol EXPORTACIÓN (ton/aGo) TOTAL (tonfallo) % CAPACIDAD 1998 Construcción de la planta 1999 Construcción de la planta 2000 Arranque de la Planta 750 150 900 50 2001 Operación de la P131112 750 150 900 50 2002 970 150 1120 6Q 2003 ' 970 150 1120 64 ¡094 970 150 1j20 60 2005 145.4 316 1404 100 2000 1414 346 1800 100 2007 1900 - 1800 100 2008 1241 - 1800 100 2009 1900 - 1809 100 _2010 1900 - 1800 100 Medio: Esta alternativa tomó en cuenta un PIB del 5% con el que se logra llegar a la capacidad instalada en el año 2009, tan solo cuatro años de diferencia con la alternativa optimista. Cabe aclarar que para obtener estos resultados se utilizó el modelo econométrico. El punto de equilibrio económico de 900 ton/año se encuentra al finalizar el año 2003 (Anexo 8). Pesimista: En esta última alternativa, el PIB que se tomó en cuenta fue del 2% alcanzando la capacidad instalada en el 2018, trece años después de la alternativa optimista. De la información anterior y, tomando en cuenta la alternativa de los tres escenarios, hemos retenido que la planta podría empezar a operar en el año 2001 instalando la capacidad de 1800 ton/año y considerando que operaria sólo durante dos años al 50% de ésta, que, además corresponde a su punto de equilibrio económico. Si la hipótesis media se realizará, de cualquier manera la planta operaria con un retraso de dos años, lo que augura una operación competitiva internacionalmente. 68 r CAPÍTULO 4 RUTA TECNOLÓGICA Para poder analizar el proceso de manufactura para el polímero y su monómero, se presenta una breve descripción de la ruta tecnológica que se desarrolla, así corno de un análisis de materias primas y su proceso de manufactura. 4.1 RUTA TECNOLÓGICA PARA EL PITE. 4.1,1. REACCIONES PRINCIPALES, a) El ácido fluorhídrico se hace por reacción del fluoruro de calcio con ácido sulfttrico: CaF2 + H2SO4 ---> CaSO4 + 2IIF J 1 CLORODIFLUOROMETANO POLITETRA.FLUOROETILENO TETRAFLUOROETILENO Capitulo 4 Ruta Tecnológica b) El cloroformo reacciona con el ácido fluorhídrico en presencia de trifluoruro de antimonio como catalizador. CHCI3 + 211F --> CHCIF2 + 2HCI e) Finalmente, el TFE se obtiene por descomposición térmica del clorodifluorometand' en una reacción continua, no catalizada, en fase gaseosa, a presión atmosférica y temperaturas entre 600 y 9 00°C(8) 2CHCIF2 --> C2F4 + 2HCI 4.1.2. ESQUEMA DE LA RUTA TECNOLÓGICA. De acuerdo con las reacciones descritas anteriormente, se puede esquematizar la ruta tecnológica que se sigue en la manufactura del Politetrafluoroetileno: (") Se conoce como Freón® 11) Chemical Economics Handbook. 1992. 70 Capitulo 4. Ruta Tecnológica 4.2 MATERIAS PRIMAS 4.2.1. CLOROMETANO. PROCESOS DE MANUFACTURA ( I) Clorometanos por cloración térmica del Metano. La planta está diseñada para maximizar la producción de CH2Cl2 1') en relación al cloroformo y el tetracloruro de carbono como subproductos. Las corrientes de metano y metano reciclado, cloro, cloruro de metilo reciclado y CC1, reciclado se alimentan a un reactor tubular de cloración que opera adiabáticamente a 475°C y 6.5 aun. La distribución de producto se controla por medio de la relación metano/clord )̀. El efluente del reactor se enfría (se apaga) con clorometanos condensados a 204°C. El HCI y el metano se separan de la mezcla fría por condensación parcial con refrigeración seguido por una separación en una torre de enfriamiento. Los clorometanos se separan irnos de otros por destilación fraccionada en una serie de columnas. Los estabilizadores se agregan al cloruro de metilo antes del almacenamiento. EI metano que no reacciona se seca y se comprime para su uso de recirculsción. La distribución del producto en porcentaje en peso es de: CH2Cl2 (64.9%); CHCI3 (30.4%), CCI4 (4.7%), La eficiencia del cloro es del 97% y el metano es del 85V0 2) Clorometanos por medio de la reacción de metanol y cloro. El metanol y el hidrógeno reciclado se alimentan a un reactor de lecho de ebullición de hidrocloración que opera a I20°C y 11.2 atm. para producir cloruro de metilo. Los "entes gaseosos pasan a través de una columna de rectificación donde el cloruro de metilo (I') Todo el cloruro de metilo se recicla al reactor de cloración. (`) A relaciones menores se obtiene un rendimiento mayor de cloroformo y CC1.4 (I) Chemical Engineering Handbook. 1992. 71 Capítulo 4. Ruta Tecnológica recirculado lleva al vapor de agua hacia abajo, reaccionando el HCI con el subproducto, dimetiléter, para formar el cloruro de metilo. El exceso de HCI y el cloruro de metilo se separan en una columna rectificadora del HCl. El cloruro de metilo se dora térmicamente, sin un catalizador, en un reactor tubular a 475°y 6.5 atm. bajo condiciones adiabáticas. El efluente se enfría y el HCI se separa de los clorometanos; los demás componentes se separan de manera individual en una serie de columnas fraccionadoras. El cloruro de metilo se recircula y los coproductos, cloruro de tnetild'», cloroformo y el CCI4 se estabilizan cuando es necesario y se almacena. La distribución del producto en porcentaje en peso es de: CH2C12 (75.9%), CHC13 (21.4%), CCI4 (2.7%). La eficiencia del cloro es del 96.4%, del metano es de 97.7%a» 4.2.2 CLORODIFLUOROMETANO, PROCESO DE MANUFACTURA. El clorodifluorometand», se obtiene por reacción líquida de HE anhidro y cloroformo. Es un proceso continuo en el cual el reactor agitado a 80°C y 11.2 atm. se alimenta con cloroformo seco, HF, cloruro de antimonio (SbCI3), más los componentes catalíticos y las corrientes recicladas y de reflujo de la planta. El vapor del reactor entra a una columna en donde hay parte de HCI, HF y los productos fluorocarbonados que se sacan por el domo y los más pesadosw se recirculan al reactor. La columna tiene condensadores refrigerados como la columna siguiente de HCI. La última opera a 11.2 atm. y remueve el HCI anhidro líquido como un producto del domo. Los fondos de la columna de HCI se enfrían para formar dos fases líquidas. La fase superiora» se recircula al reactor; la fase inferior se lava con sosa cáustica, se seca y se destila para recuperar el producto fluorocarbonado como una (d) El ácido clorhídrico se recircula al reactor de hidrocloración. te) Es el coproducto que se encuentra en mayor cantidad. 11) Conocido como Fluorocarbono 22®. (1) Se conocen asi a los menos fluorados. 11) El HF se encuentra en mayor cantidad 72 Capítulo 4. Ruta Tecnológica fracción del domo, Un almacenamiento a largo plazo se lleva a cabo a presión atmosférica en tanques refrigerados a -41°C para el Fluorocarbono 22® (CHCIF2). El CHCI3 y el HF tienen un rendimiento del 87.9% y del 89.1%, respectivamente° 4.3. COSTOS DE LAS MATERIAS PRIMAS. 4,3.1. CLORACIÓN TÉRMICA DEL METANO. Tabla 4,1 Costos de materias primas y servicios, Costos unitarios Ceitaunielteia //Kit Materias Primas Metano Cloro Sosa cáustica Ácido sulfúrico Carbón activado Estabilizadores Costo total 8,58 eíNh43 15.4 0/Kg 9.37 0/Kg 6.83 0/Kg 2.62 1/Kg 284.1 NM3 1.76 Ton 0.0105 Tan 0.295 Ton 0.00024 Ton 2.45 27.16 0,09 2.01 0.07 0.07 31.85 Subproductos HCI 5,84 //Kg 2.86 Tan 16.71 Pesados 11.5 0,/Kg 0.0302 Ton 0.35 Ácido sulfúrico 6.83 //Kg 0,2939 Ten 2.01 Total de subproductos 19.07 Servicios Agua de enfriamiento 1.59 ¢/M3 177 M3 0.28 Vapor 7.45 SiTon 1.6 Tan 1.18 Agua de proceso 20.6 0/M3 2 M3 0,04 Electricidad 4 //KW 348 KW 1.39 Gas inerte 1.57 0/NM3 0.95 NM3 NEG4 Total 2.89 Fluzge: Cbiwical Ilemornici ifindbook. 1992. 73 Capitulo 4. Ruta Tecnológica CLOROMETANOS DE METANOL Y CLORO Tabla 4.2. Costos de materias primas y servicios. Capto, unitarios Conatoto/tes //Kg Materias Primas Metano! 11.3 0/Kg 0.358 Ton 4.03 Cloro 15.4 g/Kg 0.96 Ton 14.81 Estabilizadores 009 Costo total 18.93 Subproductos HCI Clorometanos pesados 3.57 6/Kg 0.465 Ton 1.63 Total de subproductos 11.5 C/Kg 0.025 Ton 0,29 1.94 Servicios Agua de enfriamiento 1.59 0/M3 165 M3 0.26 Vapor 7,45 S/Ton 2.3 Ton 1.74 Agua de proceso 20.6 6/M3 0.37M3 0.01 Electricidad 4 0/KW 419 KW 1.68 Gas inerte 1.37 0/NM3 0.95 NM3 aelii Total 3.69 Fuuac: Chemical Economia 1 andboqs. 1992 74 Capitulo 4. Ruta Tecnológica, 4.3.3. CLOROI)IFL[JOROMETANO Tabla 4.3 Costos de materias primas y servicios. Costos unitarios Comuna/ton e/Kg Materias primas Cloroformo 76.1 0/Kg 1.55 Ton 117.9 Ácido fluorhidrico 1.37 S/Kg 0.527 Ton 72.02 Cloruro de antimonio 7.94 S/Kg 0.0012 Ton 0,95 Cloro 15.4 0/K.1 0.0004 Ton NEGL Sosa cáustica 9.37 (/Kg 0.0191 Ton 0,18 Costo total 191,05 Subproductos HCI Total de subproductos 14.9 (/Kg 0.86 Ton 12 81 12.81 Servicios Agua de enfriamiento 1.59 (/M3 104 M3 oil Vapor 7.45 S/Ton 1.3 Ton 0.98 Electricidad 4 0/KWH 648 KWH 2,59 Total 3.74 Fuente: (lomea! itettuuntiwIlundboult, 1992 4.4 VALOR AGREGADO DE LA CADENA La determinación del valor agregado de una cadena es un poderoso elemento para el análisis de la industria petroquímica, ya que permite encontrar fortalezas y debilidades debidas al tipo de integración existente y a las condiciones del entorno, para esto último es 75 Y ' Capítulo 4. Ruta Tecnológica útil conocer los costos de la materia prima que dan lugar al valor del producto en cada parte de la cadena. Además permite sugerir mejoras en algunos procesos de una cadena que causen un incremento desproporcionado en el valor del producto, el cual es un parámetro de comparación entre la industria nacional y la extranjera y muestra qué tan eficiente es cada una, lo que permite realmente evaluar la competitividad. Respecto al análisis de cadenas en la industria petroquímica, al obtener el valor agregado del último producto de ésta, se puede calcular el valor agregado en cada paso (proceso de producción). Determinando en cual de ellos se incrementa más este valor, es posible encontrar la componente del valor del producto que corresponda al mayor porcentaje. De acuerdo al esquema de la ruta tecnológica y los costos para cada proceso, se ha calculado al valor agregado de la cadena que se inicia con metano y cloro y termina con el PTFE. En la tabla 4.4, se proporcionan los cálculos para el valor agregado de la cadena mencionada.~"' Tabla 4.4 Valor agregado de la cadena Valor del producto LUSS/Kil Valor agregado(1) (USS/Kg) Valor agregado silo per d arome (USS/Ka) Cloroformo 0.90 0.773 0.773 Clorodifluorometano 4.21 3.41 2.21 Tetralluoroetileno 10.80 7.56 3.6 Politetrafluoroetileno 15.92 8.66 ~~ 5.06 Escobar T.,Carlos. Sistema de modelos para la planeación de la industria petroquímica en México.1995 (l'El valor agregado es para toda la cadena desde básicos hasta el compuesto correspondiente. Todas las plantas operan al 100% de su capacidad. 1/1 Este es el valor agregado total de la cadena. 76 Capítulo 4. Ruta Tecnológica Valor del producto - Costo total de producción + ROI (4.1) Valor Agregado = Valor del producto - Materias primas compradas fuera de la cadena (4.2) 4.5. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD 4.5.1. MÉTODO DE TASA INTERNA DE RECUPERACIÓN (TIR)(I°) En todos los criteri3s de decisión, se utiliza alguna clase de índice, medida de equivalencia, o base de comparación capaz de resumir las diferencias de importancia que existen en las alternativas de inversión. Es importante distinguir este criterio de decisión y una base de comparación. Esta úhima es un índice que contiene cierta clase de información sobre la serie de ingresos y gastos a que da lugar a una oportunidad de inversión. La tasa intenta de retorno, como se le llama frecuentemente, es un índice de rentabilidad ampliamente aceptado. Esta definida como: la tasa de interés que reduce a cero el valor presente, el valor futuro, o el valor anual equivalente de una serie de ingresos y egresos. Es decir, la tasa interna de retomo de una propuesta de inversión, es aquella tasa de interés i* que satisface cualquiera de las siguientes ecuaciones: n E St R I + = o t = o n E St( I + i*)" = t = 0 (1°) Coss Bu, Raúl. Análisis v evaluación de proyectas de inversión. 1986. (4.3) (4.4) 77 Capítulo 4. Ruta Tecnológica n E S, (P/F,i*, t) (A/P, i*, n) = 0 (4.5) t = O donde: St = flujo de efectivo neto del periodo t. n = vida de la propuesta de inversión. t = períodos. P/F = 1 / (1+i)" donde: i = tasa de interés. P = cantidad presente a invertir. F = cantidad futura. n = número de periodo. A/P = ((i (141)n) (0 +ir -l)} donde: A = cantidad que se recibiría al final de cada período. P = cantidad invertida en el tiempo cero. n = número de período. i = tasa de interés. En la mayoría de las situaciones prácticas es suficiente considerar el intervalo < i* < co como ámbito de la tasa interna de recuperación, ya que es muy poco probable que en un proyecto de inversión se pierda más de la cantidad que se invirtió. En términos económicos, la tasa interna de recuperación representa el porcentaje o la tasa de interés que se gana sobre el saldo no recuperado de una inversión. El saldo no recuperado de una inversión en cualquier punto del tiempo de la vida del proyecto, puede ser visto como la porción de la inversión original que aún permanece sin recuperar en ese tiempo. El saldo no recuperado de una inversión al tiempo t, se evalúa de acuerdo a la siguiente expresión: 78 Capitulo 4. Ruta Tecnológica F1 = E Sj(I+ i*) ("i (4.6) CRITERIO DE ACEPTACIÓN. Por lo regular, el criterio de aceptación, que se emplea con el método del TIR, consiste en comparar éste con la tasa de rendimiento requerida, también conocida como tasa limite o mínima, Si la primera excede la tasa requerida, se acepta el proyecto; en caso contrario se rechaza. Si la tasa de rendimiento requerida es de 12% y se utiliza este criterio, la propuesta de inversión que se estudió antes será aceptada. Si la tasa de rendimiento requerida es el rendimiento que los inversionistas esperan que gane la empresa en el proyecto, la aceptación de éste con una tasa interna de rendimiento que exceda la tasa de rendimiento requerida dará por resultado un aumento en el precio de mercado de la acción, pues la empresa acepta un proyecto con un rendimiento mayor del que se requiere para mantener el actual precio de mercado de acción. Este proyecto tomará como base una tasa de 8,79% obtenida de las tasas Librar y Prime, tasas internacionales de referencia( I3X22) El análisis de factibilidad consistió en calcular la Tasa Interna de Recuperación (TIR) tomando como base el costo total del equipo considerando, además, las siguientes premisas (ver Anexo C). p)) EL FINANCIERO, agosto 8, 1995. in) EXCELSIOR agosto 12, 1995. 79 • '41' • - a • • 1 • 1;.; .! • j 1,11 ' I. lr Capitulo 4. Ruta Tecnológica, Tabla 4.5 Costo del equipo de proceso. Equipo Costo (51,000) Eaposeste de capacidad Superior lakdor Reactores 405 0.49 0.49 Tanques y recipientes 653 0.45 0.43 Intercatnbiadores de calor 26 0,43 0,38 Compresores 20 0.72 0.72 Equipo especial 1220 0.76 0.65 Equipos varios 110 0.37 0.32 Bombas 133 0.13 0.10 Total 2389 0.39 0.51 Fuente Chemical Economics Handbook. 1992. Para actualizar el costo del equipo se tomaron los índices de Marshall & Swift del año 1994: 1992 943.1 1994 998.1 (Costo total del equipo)94 = (índice de M & S)94.. (Costo total del equipo) n (4.7) (Índice de M & S)n (Costo total del equipo)94 = (998.1/943.1) x (2,589,000) (Costo total del equipo)94 = U. S. S 2,739,162 c#) Chemical Engineering. January, 1995. 80 Capítulo 4. Ruta Tocnológica. PREMISAS Los porcentajes sobre la inversión total en equipo para obtener la inversión fija se obtuvieron tomando en cuenta que la planta es un proceso para un fluido, cuyos productos finales son los diferentes tipos de 19.17E y los cuales fueron los siguientes" Costos sobre el monto en "Adquisición de equipo"' 1. Instalación de equipo 45% 2. Instrumentación y control 9% 3. Tuberías 16% 4. Instalación eléctrica 10% 5. Edificios 25% 6. Servicios 40% 7. Terreno 6% 8. Mejoras al terreno 13% 9. Ingeniería y supervisión 33% 10. Materiales de construcción 39% 11. Contratistas 17% 12. Contingencias 34% Otras consideraciones hechas fueron las siguientes: 13. Mano de obra directa 2% de Ingresos de ventas. 14. Supervisión 1% de ingresos 15. Mantenimiento 7% inversión en equipo 16. Mano de obra indirecta 1% de ingresos 17. Gastos de administración 1% de ingresos 18. Gastos de venta y distribución 1.5% de ingresos " Peters & Timmerhaus. Rant desian and economice for chemical envieers. 1 )̀ Chemical Econonlics Handbook (1992) 81 Capítulo 4. Ruta Tecnológica 19, Las ventas se efectúan con 15 días de crédito. 20, El inventario de materia prima es de 15 días sobre el costo de materia prima. 21. El inventario en producto terminado es 15 días valorado al costo de producción. 22. Se espera obtener la materia prima con un mes de crédito. 23. Se tendrá en caja un mes de los sueldos y salarios del personal de la empresa. 24. Pago de seguros industriales de 5% sobre la inversión de equipo de proceso. 25. Depreciación anual del 10% sobre la inversión fija. 26. Se pretende operar la planta sólo para cubrir la demanda los primeros tres silos Y posteriormente operarla al 100%4 4.5,2, MÉTODO DEL VALOR PRESENTE"°) El método del valor presente es uno de los criterios económicos más ampliamente utilizados en la evaluación de proyectos de inversión, Consiste en determinar la equivalencia en el tiempo cero de los flujos de efectivo futuros que genera un proyecto y comparar esta equivalencia con el desembolso inicial. Cuando dicha equivalencia es mayor que el desembolso inicial, entonces, es recomendable que el proyecto sea aceptado. A continuación se muestra la fórmula que se utiliza para evaluar el valor presente: n VPN = So + [S, / (1+i)`] (4.8) t=1 donde: VPN - Valor presente neto Id) 70% el primer año, 80% el segundo, 90% en el tercero y 100% del cuarto en adelante. (10) Coss Bu, Raúl. Análisis y evaluación de proyectos de inversión. 1986. 82 Capitulo 4. Ruta Tecnológica So = Inversión inicial SI = Flujo de efectivo nero del período t n = Número de períodos de vida del proyecto i = Tasa de recuperación mínima aceptable La fórmula anterior tiene una serie de características que la hacen apropiada para utilizarse como base de comparación capaz de resumir las diferencias más importantes que se derivan de las diferentes alternativas de inversión disponible. Primero, la fórmula anterior considera el valor del dinero a través del tiempo al seleccionar un valor adecuado de i. Además de la característica anterior, el mét Ido del valor presente tiene la ventaja de ser siempre único, independientemente del comportamiento que sigan los flujos de efectivo que genera el proyecto de inversión. Esta característica del método del valor presente lo hace ser preferido para utilizarse en situaciones en que el comportamiento irregular de los flujos de efectivo, origina el fenómeno de tasas múltiples de rendimiento. Finalmente, conviene mencionar que en la mayoría de los casos, el valor presente para diferentes valores de i, se comporta como aparece en la figura 4.1. Fig. 4.1 Valor presente neto como una finición de la tasa de interés (caso más frecuente) VPN Interés 83 Capítulo 4. Ruin Tecnológica Lo anterior se debe al hecho de que generalmente todos los proyectos de inversión demandan desembolsos en su etapa inicial y generan ingresos en lo sucesivo, sin descartar la posibilidad de encontrar proyectos de inversión con gráficas completamente diferentes a la anterior. CRITERIO DE ACEPTACIÓN Siempre que el valor presente de un proyecto sea positivo, la decisión será emprenderlo. Sin embargo, sería conveniente analizar la justificación de esta regla de decisión. Primero, cuando el valor presente es positivo, significa quo el rendimiento que se espera obtener del proyecto de inversión es mayor el rendimiento mínimo requerido por la empresa (TREMA). Tambien, cuando el valor presente es positivo, significa quo se va a incrementar el valor del capital de los accionistas. Cuando el valor presente es negativo, entonces, el proyecto debe ser rechazado. Lo anterior significa que cuando la TREMA es demasiado grande, existen muchas posibilidades de rechazar los nuevos proyectos de inversión y, por el contrario, cuando TREMA es pequeña hay mayor probabilidad de aceptar dicho proyecto. El valor presente se calcula tomando en cuenta los valores obtenidos para la tasa interna de retorno, como son: el costo del equipo, así como el finjo neto de efectivo para los siguientes 10 años y la tasa mínima atractiva que es de 25%, VPN = -2739.162 - (6993.5863/1,25) + (2783.5 196/1.252 ) + (3220.0832/1.253) + (3656.6467/1.254) + (3656.6467/1.255) + (3656,6467/1.256) + (3656.6467/1.257) + (3656.6467/1.258) + (3656.6467/l.259) + (3656.6467/1.2510) VPN = M S 1014,3987 $4 Capítulo 4. Ruta Tecnolójics Cualquier proyecto de inversión debe utilizar tasas de interés, si se trata de utilizar como técnica de evaluación el valor presente neto o debe compararse con tasas de interés, si se trata de la TIR, que representen el "costo de oportunidad" del capital de la empresa o de sus accionistas. El costo de oportunidad se define como el valor del sacrificio al que el capital a invertirse hubiese podido ser asignado a otros proyectos alternativos. Este costo de oportunidad representa la tasa de recuperación mínima atractiva del costo del capital de la empresa o sus accionistas comparable con las tasas internacionales como la Prime o la Libor más un premio adicional por riesgo por invertir en el proyecto que se está considerando. Puede, tamt ién, comparársele con los rendimientos de las acciones de empresas similares que cotizan en la Bolsa de Valores o con cualquier otra tasa de financiamiento externo, es decir, el costo de la intermediación financiera. as cApírruLo S INGENIERÍA BÁSICA En este calitulo se proporcionan los lineamientos principales de la Ingeniería Básica de los procesos para la producción de tetraftuoroetiletto y el PTFE. Le información y cálculos se obtienen gracias a la publicación: Chemical Economice Handbook de Stinford Research Intitute, el cual nos fue proporcionada a través de la Facultad de Qu'inicié.). Chemical Economice HandIxek. 1992 Capítulo 5. Ingeniería Básica 5.1 TETRAFLUOROETILENO 5.1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO BASES DE DISEÑO CAPACIDAD DE LA PLANTA: 10 MM lb/lulo (4,500 ton/año) a un factor de operación de 0,9 ESQUEMA DEL PROCESO: 1.- Pirólisis del Clorodifluorometano (CDFM), en presencia de un diluyente de vapor en un proceso continuo, 2.- Efluente del reactor de enfriamiento con reciclado de ácido clorhídrico acuoso. 3.- Enfriamiento y condensación parcial del flujo del producto para remover el ácido clorhídrico acuoso. Depurando el flujo de gas residual('), y secando con ácido sulffuico concentrado, 4. Compresión del flujo del producto hasta 72 psia y condensa a -80°C. 5. Ventilar gases inertes y destilar el producto liquido en cuatro columnas en serie para recuperar y purificar CDFM (materia prima) para reciclar y TFE (producto) para alimentar la unidad de polimerización. CONDICIONES DEL REACTOR. La pirólisis se lleva a cabo adiabáticamente. El CDFM se precalienta a 480°C (896°F), el vapor es precalentado a 1050°C (1922°F) y la mezcla de reacción deja al reactor a 750°C (1382°F). La velocidad espacial del CDFM es de 2600 hr.I calculada a CSTP('). La razón de vapor a CDFM es 5.67. La presión del reactor es de 15 psia. El tiempo de (I) Se produce agua. (II) En este caso es endotérmica (") Condiciones estándar de temperatura y presión. 87 Capitulo 5. Ingeniería Básica residencia es de 0,06 seg a las condiciones del reactor. La razón de la superficie al volumen del reactor es de 14 m. Conversión del reactor: 70% teórico. Selectividad del reactor: 98% Rendimiento total: 96.8% Pureza del producto: 100% en peso. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO El CDFM del tanque T-10 1A (o B) se une a la corriente de reciclado de T-201A (o B). La corriente (o flujo) combinada se vaporiza en E-101 y se une a otra que viene de S- 2Q2 antes de ser precalentada a 480°C (896°F) en el calentador H-101, Se alimenta vapor a baja presión (50 psia) al calentador H-102 y se precalienta a 1050°C (1922°F). El vapor y el CDFM se mezclan(d) y se alimentan al reactor de TFE, R-101. La reacción principal que se lleva a cabo es la siguiente: 2 CHCIF2 (8) CF2CF2 (g) + 2 HCl (g) AH° 298 (estimado) = 30 Kcal/g-mol de TFE (endotérmica) AH° 1023 (estimado) = 32 Kcal/g-mol de TFE (endotérmica) La reacción está en equilibrio y se hace reversible a bajas temperaturas. A una temperatura de salida de 750°C (1382°F) y otras condiciones de reacción en el diseño, la conversión de CDFM debe estar alrededor del 70 % y la selectividad hacia TFE debe ser (d) La razón molar del vapor al CDFM es de 5.67:1 88 Capitulo 5. Ingeniería Básica mayor al 98%. La baja relación de la superficie al volumen en el reactor, 14 in, debe reducir la formación de HF y COt ~̀l virtualmente a cero. El reactor es pequeño, 1 ft de diámetro y 6 ft de largo (0.3 x 1.8 m) con un tiempo de residencia real de 0.06 seg. La mezcla caliente de reacción que sale del• reactor se junta con una corriente reciclada de ácido clorhídrico acuoso para enfriar rápidamente la mezcla de reacción y "congelar" el equilibrio químico. La mezcla se enfría después a 115°C (239°F) en el enfriador E-102 y la mayor parte del agua y del ácido clorhídrico se condensan en el condensador parcial E-103. La mezcla de gas/liquido en E-103 se separa en fases en el tanque de separación V-101. La fase liquida es 18% en peso de ácido clorhídrico. La corriente se divide: una parte se mirada para enfriar la corriente efluente del reactor, como se describe previamente, el resto se manda a los tanques T-102. La fase de vapor del tanque de separación, V-101, es principalmente TFE y CDFM junto con cantidades pequeñas de materias orgánicas e inorgánicas incluyendo HCI. La corriente se lava con agua en un absorbedor de ácido clorhídrico C-101 para remover el HCL La corriente de gas de C-101 se lava con ácido sulfúrico concentrado (98% en peso) en C-102(') El ácido sulfúrico húmedo (94% en peso) se almacena en los tanques T-104 A&B. La corriente orgánica seca y libre de HCI de C-IO2 se combina con una corriente pequeña de reciclado del secador S- 201 que contiene TFE y la corriente combinada se alimenta al compresor K-201, un compresor centrifugo de 4 pasos con enfriador interetapas. La corriente sale del compresor a 72 psia y 54°C (130°F) y se enfría a 38°C (100°F) en E-201 se condensa parcialmente en E-202 a 80°C (112°F). Las pequeñas cantidades de vapores y gases no condensados se separan en el tanque de separación V-201 y son enviados al área de tratamiento de residuos. El líquido condensado se alimenta a la columna de restos ligeros C- 201, la cual opera con una presión y temperatura, en la parte superior, de 68 psia y 42°C (-44°F). Los restos ligeros que contienen aproximadamente 98.5% en peso de TFE (1) Se forman por una reacción secundaria catolizada superficialmente, ~'~~ Esto es con el fin de remover una pequeña cantidad de vapor de agua presente en la corriente de gas, 19 Capitulo 5. Ingeniería Básica son removidos en C-201 y enviados a un sistema de absorbedor/destilador/depurador C- 205/C-206/C-207 para recuperar la mayoría del TFE para reciclado. La corriente pesada de C-201 se alimenta a la columna de TFE C-202. Una corriente de reciclado° de CDFM de T- 201 A(o B) también se alimenta a C-202. La corriente de reciclado, teóricamente mejora la eficiencia de la columna en proveer un TFE de calidad de polimerización. Así como la C- 201, la columna C-202 también opera a una presión y temperatura, en la parte superior, de 68 psia y -42°C (-44 °F). El TFE destilado es virtualmente 100% puro y se envía a los tanques de TFE T-205 A&B. El terpeno 134°, se agrega a los tanques de TFE para inhibir las reacciones de polimerización. En el diseño, el terpeno B también se agrega a loa tamborea de reflujo en las columnas C-201 y C-202 como protección adicional para la polimerización1). El terpeno es ligeramente soluble en TFE, 550 ppm a 25°C (77°F) y 50 ppm a 45°C (-49°F). Debido a ésto, el terpeno tenderá a formar una capa líquida superior en los tambores de reflujo° . La corriente pesada de C-202 se alimenta a la colutma C-203. Esta columna opera a una presión elevada de 245 psia de tal manera que se pueda utilizar agua, para enfriar, en lugar de un refrigerante en el condensador de la columna. Usar agua de enfriamiento no se considera una buena práctica en las columnas C-201 y C-202 por el riesgo de explosiones de TFE a presiones por encima de 0.5 MPa, 72.4 psia. La comente pesada de C-203 se envía al tratamiento de residuos. El destilado de C-203 se alimenta a la columna de CDFM,C-204, la cual opera a 235 psia. En la columna C-204, el destilado es principalmente un azeótropo del CDFM y hexafluoropropileno. El destilado se envía a un sistema absorbedor/destilador/deptuador, C-208/C-209/C-210, para recuperar el CDFM para reciclado. En el primer sistema absorbedor/destilador/depurador, C-205/C-206/C-207, los restos ligeros de la columna de ligeros C-20I, son vaporizados por intercambio de calor (1) Esta corriente, teóricamente, mejora la eficiencia de la columna en proveer un TPE de calidad de polimerización. 14) Una mezcla de Dipenteno y Terpinoleno (1) No es probable debido a la temperatura utilizada en esas columnas. 67 En estado estable, la cantidad de terpeno que se alimenta a los tamboree de reflujo se disuelve en el TFE y sale de la columna en el destilado yen los residuos 90 Capitulo 5. Ingeniería Básica indirecto con una corriente de metano! en E-211 y entra al absorbedor C-205 cerca del fondo. Una corriente líquida de metano! frío° (-26 °C (-15°F)) se alimenta en la parte superior del empaque de C-205. El metano' frío que deja el fondo de C-205 intercambia calor con una corriente de metano! reciclado del destilador C-206 y se alimenta a C-206. La corriente pesada del destilador C-206 contiene algo de terpenos adicionados a los restos ligeros, La concentración del terpeno permite aumentar la corriente de metanol circulante y una pequeña corriente de purga de metano! se remueve para balancear la rapidez a la cual el terpeno se adiciona al sistema. La corriente de metano! que permanece después que la corriente de purga se desecha, se enfría por un cambiador de calor en E-211 y E-212 antes de volver a entrar al absorbedor C-205. La corriente de gas de TFE del absorbedor T- 205 se alimenta en el fondo del empaque en el depurador C-207. Se agrega agua en la parte superior del empaque de C-207 y la pequeña cantidad de metano! recogido por el TFE en C-205 se remueve. La corriente de agua del fondo de C-207 se manda al tratamiento de residuos. El TFE de la parte superior (gas) del C-207 pasa a través de un secador S-201 y se recicla al compresor K-201. Una operación similar se lleva a cabo con el segundo sistema absorbedor/destilador/depurador, C-208/C-209/C-210, para recuperar el CDFM de la corriente azeotrópica de CDFM/hexafluoropropileno de C-204. La corriente azeotrópica se vaporiza de E-215 y se alimenta en el fondo del empaque del absorbedor C-208. El metano! liquido a 16°C (61°F) se alimenta en la parte superior del empaque. En este caso, la mayoría del CDFM se absorbe por el metanol y la mayoría del hexafluoropropileno pasa y se manda a tratamiento residual. La corriente de metano! del fondo del absorbedor se alimenta al destilador C-209 y se destila el CDFM. Las condiciones se ajustan para que el CDFM deje el tambor de reflujo de C-209 como vapor y entre al depurador C-210. Se alimenta agua a C-210 para remover las pequeñas cantidades de metano! en el CDFM. El agua sale por abajo de C-210 y se manda a I') Absorbe preferencialmente la mayoría de las impurezas en la corriente de restos ligeros y permite el paso de la mayor parte del TFE. Las impurezas volátiles se destilan del mismo y se envían a tratamiento de desechos. 91 Capítulo 5. Ingeniería Básica tratamiento de residuos. El CDFM en la parte superior de C-210 se seca en el secador S-202 y se recircula a 1-1-101 en la primera sección de la planta. Los tanques generales de servicios T-203 A&B están previstos para materiales fuera de especificaciones u otros propósitos temporales. Tabla 5,1 Servicios auxiliares del TFE. CAPACIDAD DE LA PLANTA: 10 MM lb/año (4,500 ton/año) a un factor de operazión de 0.9 CONSUMO PROMEDIO UNIDADES TOTAL EN LÍMITES DE BATERIA SECCIÓN 100 SECCIÓN 200 Agua de enfriamiento GPM 1340 800 540 Agua de proceso GPM 2 I 1 Vapor a 35 psig M Lb/hr I I 4 7 Electricidad KW 34 2 32 Gas natural MM IITU/hr 5 5 - Gas inerte, alta presión MSCF/hr 4 2 2 Refrigeración, 0°F Taus. 2 - 2 Refrigeración, -55°F Tono. 74 - 74 Refrigeración, -120° F Tons. 28 - 28 DEMANDAS PICO Agua de enfriamiento GPM 1600 960 640 Vapor, 35 psig 1 M Lb/hr 14 5 9 Refrigeración. -55°F Tons. 89 - 89 Refrigeración, -120° F _, Tons. 33 33 Fuente: Chamice{ Economics Handbook. 1992. 92 Capitulo 5. lnioniens !tísica Tabla 5.2 Corrientes de desecho del TFE CAPACIDAD DE LA PLANTA: l0 MM lb/año (4,500 ton/año) a un factor de operación de 0.9 NÚMERO DE CORRIENTE DESCRIPCIÓN VELOCIDAD DE FLUJO abiler) COMPOSICIÓN 18 Gas de venteo de V-201 Max. de 7.7 de orgánicos Ni, TFE, CDFM, Trifluorometano y trazas de CO 25 Fondos pesados de C-203 26.2 CDFM, octafluorociclobutano, terpeno, diciorodifloorometano, cloretetrafluornetimo, clorobenalluoropropeno y hexafluorociclopropeno 31 Corriente gaseosa de la torre de destilación C- 206 9.4 TFE, trifluorometano y melad 34 Corriente de salida de agua del depurador, C- 207 102,0 Agua conteniendo una pequeña cantidad de metanol 40 Corriente gaseosa del absorbed«, C-208 11.2 Hexaftuoropropileno, TFE, metanol, CDFM, trilluoroetileno 44 Corriente de salida de agua del depurador, C- 210 52.7 Agua conteniendo una pequella cantidad de metanol 51 Corriente de purga de metanol de la torre de destilación, C-206 3.1 Metan« de y una muelle cantidad Terpeno B 56 Exceso de Terpeno de los tanques de TFE, T- 205 MB 6.2 Terpeno y posibles cantidad!» de productos de oxidación de Terpeno Note: ampical Economice Ean~11. 1992. 93 Catitulo 5. Ingeniería Básica Tabla 5.3 Inversión Total de Capitel del TFE CAPACIDAD DE LA PLANTA: l0 MM lb/año (4,300 ton/año) a un factor de operación de 0.9 EXPONINT11 Di CAPACIDAD, INPIIII0l COSTO (119111) SUPRRIOR EQUIPO A LÍMITE DE BATERÍA REACTORES 450 0.16 0.14 COLUMNAS 765 0.21 0.17 RECIPIENTES + TANQUES 208 0.45 0.39 INTERCAMBIA,DORES DE CALOR 656 0.19 0.54 HORNOS 10$ 0.78 0.78 COMPRESORES 41 0.73 0.75 EQUIPO ESPECIAL 26 0.43 0.38 BOMBAS 216 0.14 0.1 TOTAL 2470 0.37 0.3 COSTOS DIRECTOS DE INSTALACIÓN 3985 01$ 0.I4 COSTOS DIRECTOS 2644 0.21 0.17 EQUIPO SIN CÉDULA, 10% 910 0.24 0.19 INVERSIÓN A LIMITE DE BATERÍA 12511 0.24 0.19 INSTALACIÓN OFF-SITE AGUA CLARIFICADA 119 0.4 0.2 AGUA DE ENFRIAMIENTO 275 0.92 0.92 AGUA DE PROCESO 96 0.49 0.32 AGUA DE ALIMENTACIÓN AL HERVIDOR 221 0.4 0.2 Nate: amical Economice Handbook. 1992. 94 Capitulo 5. Ingeniería Básica Tabla 5.3 (continuación) inversión Total de Capital del TFE CAPACIDAD DE LA PLANTA: 10 MM lb/año (4,500 ton/año) a un factor de operación de 0.9 EXPONENTE DE CAPACIDAD COSTO ($1000) SUPERIOR INFERIOR VAPOR 635 0.7 0.92 REFRIGERACIÓN 1436 0.71 0.32 GAS INERTE 138 0.36 0.2 TANKAGE 1379 0.66 0.4 SERVICIOS Y ALMACENAMIENTO 4468 0.67 0.71 SERVICIOS GENERALES 2895 0.39 0.29 TRATAMIENTO DE DESECHOS 751 0.23 0,11 TOTAL 8114 0.54 0.41 CONTINGENCIA, 25% 2029 0.54 0.41 INVERSIÓN OFF-SITE 10143 054 0.41 TOTAL DE CAPITAL FIJO 22654 038 0.23 Fuente. Chemical Economica Handbook. 1992. 95 1 Capitulo 5. Inaenieria Tabla 5,4, Costos directos del TFE por sección CAPACIDAD DE LA PLANTA: 10 MM lb/año (4,500 ton/año) a un factor de operación de 0,9 • SECCIÓN 100 SECCIÓN 200 MATERIA PRIMA CDFM 17163 - Ácido sulfúrico (91% en pedo) 126 - Terreno - III Metanol - 3 TOTAL MATERIA PRIMA 17991 21 SUBPRODUCTOS Ácido Clorhídrico ( 15V. en pea) - - Ácido aullItico (94% en paro) .123 - TOTAL SUBPRODUCTOS -123 - SERVICIOS Agua rae enfriamiento 24 16 Vapor, 130psi1 17 153 Electricidad 1 9 , Gas Natural 73 - Gas inerte, altayresión 7 7 Refririerante, 0°F - 3 Refrigerante, -55°F - 173 Refrigerante, -120°F - tO Fuente (1). chamico! Economics Handbook. 1992 96 Capitulo 5. Ingeniería Básica Tabla 5.4. (continuación) Costos directos por sección CAPACIDAD DE LA PLANTA: 10 MM lb/año (4,500 ton/año) a un factor de operación de 0.9 SECCIÓN 100 SECCIÓN 200 TOTAL DE SERVICIOS 194 443 MANO DE OBRA Operacional 210 630 Mantenimiento 45 155 Laboratorio de Control 42 126 TOTAL MANO DE OBRA 297 911 MATERIALES DE MANTTO. 67 233 SUPLEMENTOS OPERATIVOS 21 63 COSTOS DIRECTOS TOTALES 18447 1671 Fuente (t). amical economica handbook. 1992. 97 Capítulo 3. Inpeitieria Básica 5,2. POLITETRAFLUOROETILENO 5.2.1, DESCRIPCIÓN DEL PROCESO, BASES DE DISEÑO Capacidad de la planta: 1,800 ton/año a 0.90 como factor de corriente ESQUEMA DEL PROCESO; 1. En los sistemas de desoxigenación, preparar soluciones separadas de: a) Mido cítrico, Tryton X-100 y perfluorooctanoato de amonio ea agua desionizada. b) Persulfato de amonio en agua desionizada. 2. Desoxigenar el reactor de polimerización con una serie de evacuaciones y purgas con nitrógeno y cargar el reactor con el ácido cítrico/Tryton X- 100/perfluorooctanoato de amonio calentada a 65°C (149°F). 3. Agregar la solución de persulfato de amonio (iniciador) y presurizar el reactor a 250 psia con el vapor de TFE. 4. Mantener la presión del reactor con adiciones de TFE durante el período de reacción. Agitar el contenido del reactor a 600 rpm. 5. Detener la adición del reactor al final del período de reacción, ventilar el reactor y purgar con nitrógeno. Pasar el contenido del recipiente y el agua de los lavados a través de un filtro para remover las adhesiones del polímero. Pasar el polímero restante a través do un cortador para darle el diámetro al polímero entre 400-700 Después de algunas operaciones de adición, incluyendo el desagüe y el secado, se obtiene un polímero granular, que se convierte en un polímero de polvo fino, un aglomerado o un preaglomerado de PTFE. Condiciones de Reacción: Ciclo batch de 4 hrs., presión de polimerización (TFE) cerca de 250 psia, temperatura de reacción 65°C (149°F) y tiempo de reacción aproximado de 2 hr. 98 Capítulo 5. Ingeniería Básica Conversión: 92.4% la conversión por batch de TFE. 98,9% la conversión de todo el TFE, 1.1 % de TFE perdido. Selectividad: 99.2% de TFE a PITE. 0.8% de TFE a adhesiones de PTFE. POLITETRAFLUOROETILENO DE TETRAFLUOROETILENO POR MEDIO DEL PROCESO DE SUSPENSIÓN. El diseño es para una unidad flexible de producción por lotes (batch) suficiente para fabricar 4 millones de lb por año (1800 ton/año) de PTFE y convertirlo en 4 millones de lb/año de cualquiera de sus 3 clases: granular, dispersión acuosa, polvo fino. El diseño se basa, en su mayoría, en la información de las cuatro patentes de DuPont y una patente de Pennsalt en la fabricación de PI Como se muestra en el diagrama de flujo del proceso( )̀,e1 agua desionizada se prepara en la unidad DI de agua, S-101, y se almacena en los tanques T-101 A & B. Esta agua se alimenta al tanque de carga inicial, V-101, junto con pequeñas cantidades de pertluorooctanoato de anionio(d), ácido cítrico, y Ttyton X-100(e). El contenido del recipiente V-101 se calienta a 65°C (149°F), se transporta con una bomba de vacío, K-101, y se lava con nitrógeno. El bombeo y la operación de lavado con nitrógeno se repite varias veces hasta que se desoxigene el sistema. El contenido de V-101 ya está disponible para suministrarlo a la carga inicial de los reactores de PTFE,R-101 A & D. El recipiente V-101 opera en un ciclo batch de 8 hr. (`) Ver ANEXO E. (a) Surfactante jónico, (*) Surfactante no iónico. 99 Capítulo 5. Ingeniería Básica El agua desionizada se alimenta al recipiente de la solución iniciadora V-102. También se alimenta una pequeña cantidad de persulfato de amonio a V-102. Este recipiente opera en un ciclo batch de 48 br. y su contenido está disponible para inyectarlo a los reactores de PTFE, R-101 A & D. El terpeno se alimenta en los tanque T-102 A & B. Todos estos recipientes se vacían y se lavan con nitrógeno°. El TFE del tanque de almacenamiento del producto de la planta adyacente de TFE se alimenta al tanque de balance de 1TE,T-103. Este tanque se mantiene en las cercanías de - 12°C (10°F), primeramente, por el flujo de entrada de TFE a -42°C (-44°F) de la planta de TFE y una gran corriente de recirculación de TFF proveniente de el vaporizador, V-103, con una temperatura de 19°C (66°F). De cualquier modo, el T-103 está equipado con un suministro, en forma de espiral, de refrigeración para asegurar que la temperatura en el tanque no pase de -10°C (14°F). El terpeno de T-102 A (o B) también se alimenta al T-103, y al ser ligeramente soluble en el TFE , forma una capa superiorm en T-I03. La corriente de TFE de la planta que entra a T- I03 a -42°C (-44°F) contiene cerca de 52 ppm de terpeno disuelto. De cualquier manera, la concentración en el TFE de terpeno disuelto a -12°C (10°F) es, aproximadamente 180 ppm. Una comente líquida de T-103, contiene cerca de 180 ppm de terpeno, y se alimenta al evaporador de TFE, V-103, donde el TFE se vaporiza con agua "caliente" que entra a 29°C (85°F) y sale a 24°C (75°F). La temperatura y la presión de TFE en el evaporador están por encima de 19°C (66°F) y 400 psia, pero no más de 29°C (85°F) y 500 psia. Cuando el TFE del evaporador empieza a ser alimentado al reactor de PTFE, el contenido de terpeno es menor a 0.06 ppm. El tanque de balance,T-103, y el evaporador de TFE, V-103, se operan para prevenir la formación de una fase de terpeno en V-103 debido a la gran acumulación de cantidades de terpeno en el vapor de TFE y puede interferir en las operaciones de los reactores de PTFE. a~~ Actúa como depurador de oxígeno para prevenir la polimerización del TFE, a) El nitrógeno se usa para remover el oxígeno. t") Una parte de esta capa es continua y periódicamente drenada para mantener un balance de materia apropiado del terpeno en este tanque. 100 Capitulo 5. Ingenierfit Básica Los reactores de PTFE, R-101 A&D, son horizontales, enchaquetados, equipados para alcanzar altas velocidades (600 rprn), con agitador de dos aspas, se operan en paralelo en ciclos batch alternados de 4 hr. Las operaciones se describen en la siguiente tabla. Tabla 5.5. Operaciones del reactor de PTFE Capacidad de la planta: 1,800 ton/año a un factor de operación de 0.9 Número de Operación Descripción de • Operación Tiempo (min) Calor (0TO/reactor) , 1 Evacuación y purga con N2 10 Cero 2 Carga inicial alimentada de V-101a 65°C 10 Cero 3 Iniciador alimentado de V-102 3 Cero 4 Presurización con Pi bE (de V-103) a 250 psia 10 Cero 5 Polinicrización a 65°C y 250 psia 120 383,000 (emitidos) 6 Paso del flujo de TFE, venteo y purga con N2 20 Cero 7 Descarga 10 Cero 8 Limpieza 20 Cero 9 Sin carga 32 Cero Total ... 4 Hn. Fuente (9). Cheinicaj economice handhook. 1992. 101 Capitulo 3. Ingeniería Básica La reacción de polimerización que se lleva a cabo es la siguiente: nCF2CF2 —~~ ( CF2 CF2 6F1°25,8 = - 41 Kcallgmol de TFE (exotérmica) La reacción de polimerización se completa en un lapso aproximado de 2 hr. a 65°C (149°C) y 250 psia. Al terminar este tiempo, el reactor se ventila a través do la válvula de reducción de presión y el giu de ventilación pasa a través del secador 5-IO2 A(6 B) para remover trazas de agua. El gas seco se enfría a -80°C (-112°F) a 20 psia en un condensador parcial E-101 para condensar prácticamente todo el TFE de la corriente de ventilación. La corriente de salida del condensador E-I01 entra a un recipiente de recirculación de TFE, V- 104. Las trazas de N2 y TFE en fase vapor que salen de V-104 se mandan a las intalaciones de tratamiento de desechos. El TFE condensado se recicla al tanque T-103 o, de modo opcional, esta corriente también puede ser reciclada a la planta de TFE pare reptuificación. En este diseño los reactores R-10l A & D, tanque T-101, V-103, S-102 A & B, E- 101 y V-104 están respaldadas por barricadas)"). Después de que la ventilación del TFE que no reaccionó se completa, el reactor(es) de PTFE se lava con nitrógeno, que luego se manda a las instalaciones de eliminación de desechos, y la suspensión caliente de PTFE al 35,3% en el reactor(es) se descarga al filtro S- 103. El reactor(es) se lava con agua para remover las adhesioned`g del polímero y esta agua también se pasa por el filtro. La suspensión acuosa del polímero y el agua de lavado se alimentan al recipiente de suspensión,V- 105. El agua se agrega al contenido del recipiente V-I05 para dar la relación de peso agua-polímero, 15: I, y la temperatura se reduce abajo de 30°C (80°F) por 4.4°C (40°F) de refrigeración en el enchaquetado del recipiente. La suspensión fría y diluida resultante se pasa a través de un cortador, S-104, y la suspensión (') Se utilizan debido a la posibilidad de explosión. (") Las adhesiones del polímero que se colectan en el filtro se remueven y se mandan a tratamiento de desechos. 102 Capitulo 5. Ingeniería Básica proveniente de S-104 se desagua con un filtro, S-105. El tiempo del ciclo batch es de 2 hr. en V-I05 y el período de descarga del batch a S-104 es de 1 hr. Las partículas húmedas de S- 105 se secan en un secador, S-106, y se enfrían en S-107 antes de ser almacenadas en el depósito de resina granular, M-101. El material de M-101 puede ser mandado a la unidad de empaque, M-102, y almacenar en una bodega o puede llevarse a cualquiera de las secciones del proceso: 2a. o 4a. para un nuevo procesamiento. Segunda sección. En la segunda sección de la planta, la resina granular de la primera sección se reduce a partículas de 25 pm de diámetro promedio por medio del molino S-201 A & B. Las partículas de mayor tamaño se renueven por medio del filtro S-202 y se reciclan. El producto de polvo fino se almacena en la unidad de depósito M-201, se puede mandar a la unidad de empaque y almacenarse en una bodega o se puede mandar a la tercera sección de la planta de conversión para PTFE aglomerado. Tercera sección. En la tercera sección, el polvo fino de PTFE se carga al aglomerador S-301, El aglomerador es comúnmente conocido como mezclador de hojas gemelas ( o V). Después de que el PTFE se alimenta al S-301, el aparato se rota lentamente (10.40 rpm) para revolver el PTFE. Después de 1 min., el tricloroetileno líquido se recicla dentro de la cámara por un periodo de 4 min., se continua revolviendo por otro minuto. La rotación se disminuye hasta 1-4 rpm, a 125 mm Hg, y se introduce vapor al enchaquetado que rodea a la cámara. Durante el periodo de secado de 1 hr,, el vapor de tricloroetileno sale de S-301 al aspirador de agua, M-301. El agua y el tricloroetileno de M-301 se enfrían en E- 301 y se separan en fases en V-301. La capa de agua(P) en V-301 se recicla a M-30I. La capa de tricloroetileno contiene una pequeña cantidad de agua que se remueve a un secador, S-302 A (o B). El tricloroetileno seco se almacena en un tanque, T-301 A (o I3), antes de reciclarse a S-301, El PTFE aglomerado de S-30I se pasa a través de un filtro de dos secciones(4) , S-303. Los aglomerados de menor medida se reciclan a S-301. La cantidad de aglomerados de mayor medida, nornaahnente, debe ser cero, pero si llegara a ocurrir, se puede reciclar al molino, S-201 A & II, en la segunda sección de la planta. El producto del (P) Contiene una pequeña cantidad de tricloroetileno disuelto. (q) Se hace con el fin de aislar el aglomerado en el intervalo de medida deseado (700 pm = dm) 103 Capitulo 5. Ingeniería Básica filtro S-303 se almacena temporalmente en el depósito M-302 antes de mandarlo a la unidad de empaque M- IO2 y al almacén. Cuarta sección. En la cuarta sección de la planta, la resina granular del alnaacán M- 101 se carga en bandejas y se lleva al horno, S-401 A (B o D). El horno se calienta eléctricamente, y a través de él circula aire. Los hornos se operan a 380°C (716°F) y el tiempo de residencia del PTFE es de 2 hr. aproximadamente. La descarga del horno para al enfriador, S-402, que se cosidera como un secador con malla transportadora, y la resina aglomerada fría se alimenta a un pulverizador,5-403. El PIFE que sale del pulverizador es 8 veces más fino y se alimenta al transportador/enfriador, S-404, un transportador de tornillo sin fin encbaquetado que se enfría hasta -18°C. El PTFE refrigerado pasa a través del depósito de compensación,M-401, y entra al cortador S-405. La resina que sale de S-405 pasa a través del filtro S-406 y se almacena en el depósito M-402 antes de pasar a la unidad do empaque M-102 y a un almacén. DISCUSIÓN DEL PROCESO Capacidad de la Planta. Se fijó la capacidad de la planta para la polimerización por suspensión en 1,800 ton/año ( 4 millones de lb/año). Se hace el diseño del caso base completamente flexible con respecto a los 4 tipos básicos en orden para facilitar el cálculo de la economía de fabricación de los 4 tipos de producto final en plantas de polimerización por suspensión con diferentes mezclas de productos. Vaporización del TFE, En el método del diseño para el suministro de vapor de TFE el objetivo fue el suministrar vapor de TFE a las presiones especificadas en las patentes y hacerlo de tal manera que sea práctico, seguro y que satisfaga las medidas ambientales® . De cualquier modo, se requiere evitar la compresión mecánica del vapor de TFE como se hace en el reporte previo. Se ideó un esquema usando un tanque de compensación, T-103, el cual recibe la corriente de TFE líquido de entrada de la planta de TFE a -42°C (-44°F). El TFE (') Se trata de evitar el paso de la depuración de ácido sulfúrico para remover el terpeno, 104 Capítulo S, Ingeniería Básica contiene aprox. 52 ppm de terpeno'l disuelto. Este tanque se mantiene a una temperatura de -12°C (10°F) y. en la adición de TFE, el terpeno disuelto en el TFE es aprox. de 180 ppm. La velocidad a la cual el TFE se bombea del tanque,T-103, al vaporizador,V-103, es el doble de la velocidad a la cual el TFE se vaporiza en V-103. Por lo tanto, la comente líquida de V-103 que se regresa a T-103 a 19°C (66°F) contiene 360 ppm de terpeno. Debido a que no se forma una fase de separación de terpeno en el vaporizador, el terpeno que se estima como contenido en este equipo es menor a 0.06 ppm y no debe interferir con la operación de polimerización en los reactores R-101 A&D, aunque hay suficiente terpeno en el vaporizador para prevenir la polimerización. El calor para la vaporización se suministra por medio de agua "caliente" de entrada a 29°C (85°F); es importante que la temperatura V- 103 no exceda la temperatura crítica de 33.3°C (91.9°F). Reactores de PITE La reacción de polimerización es exotérmica, -41.1 Kcal/gmol de TFE polimerizado. Se supone que el reactor esta enchaquetado con una pared suave. La medida máxima' que se puede justificar es de 230 gal con 2 tu. como tiempo de reacción y con 4 lir. como tiempo de ciclo batch. Una unidad de 1,800 ton/año requiere 4 de estos reactores operando en paralelo. Se consigue el corto tiempo del ciclo (4 hr.), realizando algunas operaciones como un calentamiento pre-reacción y un enfriamiento post-reacción en recipientes externos a los reactores. Condiciones de la Polimerización. En este diseño se toman las siguientes condiciones: 250 psia, 65°C (I49°F), 120 min. Barricadas. Es necesario encerrar los reactorres en barricadas como medida de seguridad para evitar posibles explosiones. En este diseño y el estimado de costos, se ponen barricadas, no solo para los reactores, sino también para el tanque de compensación T-103, (') La solubilidad estimada a I9°C (66°F) es 440 ppm. (1) A medidas mayores, la relación superficie-volumen del reactor se convierte en muy pequeña para remover adecuadamente el calor desprendido de la polimerización. 105 Capítulo 5. Ingenieras Basica vaporizador de TFE, V-103, condensador parcial, E-101, y el recipiente de TFE reciclado, V- 104. Resina Granular. El polímero que sale en forma de suspensión de los reactores de polimerización, es de forma irregular. Una manera de manejar a este polímero es recobrarlo por filtración, lavado y secado, y después se pasa a una pulverización del gránulo. Otro método consiste en cortar el polímero a menos de 30°C (86°F) cuando está todavía en forma de suspensión, sigue la deshidratación y el secado. Aquí no se incluye el paso adicional que consiste en volver a hacer una suspensión con el polímero cortado y húmedo y agitarlo con agua a una temperatura de 50°C (122°F) por 8 br. Material de construcción. El material dominante de construcción en este diseño es el acero inoxidable 316. Corrientes de desecho. Estas corrientes se agrupan en la Tabla 5.2. La mayoría de las corrientes son pequeñas y no representan un problema de costos en la disposición de desechos, a pesar de que algunas requieran tratamientos especiales. A pesar de la gran cantidad de agua ligeramente contaminada, la corriente 31 a 3,489 kg/br (7683 lb/hr), debe presentar mínimas dificultades, Esta corriente contiene 0.04 kg/br (0.09 lb/hr) de perfluorooctanoato de =curio, el cual no es biodegradable y 0.22 kg/br (0.49 lb/br) de Tryton X-100(") , pero estas cantidades son, obviamente, muy pequeñas. Debido a este potencial los problemas de disposición de desechos parecen ser relativamente menores, se supone que la cantidad estimada normal para el equipo de tratamiento de desechos en el estimado de costos es adecuado. Costos de producción y capital. El capital y costos de producción estimados se presentan para cinco tipos de operación en la planta completamente flexible representados en los diseños preliminares del proceso. Los primeros cuatro casos son para operaciones en las cuales solo un producto (1,800 ton/año, 4 millones de lb/año) se produce (granular, (°) El Tryton X-100 es biodegradable con dificultad. 106 Capítulo 5. Ingeniería Básica polvo fino, aglomerado o preaglotnerado) sin cualquiera de los otros tres tipos. El quinto caso es el de la producción simultánea de 4,500 ton/año (1 millon Ibiaño) de cada uno de los cuatro tipos. Tabla 5.6. Corrientes de desecho del PTFE Capacidad de la planta: 1,800 ton/alto a un factor de operación de 0.9 NUMERO DESCRIPCIÓN VELOCIDAD DE FLUJO PROMEDIO(Ib/hr) COMPOSICION DE LA CORRIENTE 13 Purga de N2 de V-101, V-102 y T-102 A8111 14.00 Na y trazas de 02 y orgánicos 14 Corriente de salida de Terpeno de T-103 2.60 Terpeno ligeramente contaminado con otros materiales 20 Purga de N2 de los reactores de PITE 20.56 N2 (70.5% en peso) y TFE 23 Vent de V-104 trazas '1TE y N2 27 Desechos del polímero de filtro S-103 • 4.44 Adhesiones de PITE 31 Agua de desecho del filtro S-105 7683.16 Agua (99.991% en peso) 33 Vapor de agua del secador 8-106 15.40 Agua (junto ron aire) 56 Sin contar por pérdidas 5.83 PTFE uen (a). Cheaucal economice handhnok. 1992. 107 Capítulo 5. Ingeniería Efigie@ Tabla 5.7. Servicios auxiliares del PTFE Capacidad de la planta: 1,800 ton/año a un factor de operación de 0.90 CONSUMO PROMEDIO UNIDADES TOTAL EN LIMITES DE MATERIA SECCIÓN 100 SECCIÓN 200 SECCIÓN 300 SECCIÓN 400 Agua de enfriamiento GPM 43 37 - 3 3 Agua de proceso CrPM 15 15 -- - Electricidad KW 245 130 71 6 38 Refrigerante, 40°F Ton 26 26 - - - Refrigerante, -120°F Ton 1 1 - - • • DEMANDAS PICO Agua de enfriamiento Gel/ruin 107 75 - 20 12 Agua do proceso Gel/ ' 19 19 -- - Vapor, 35 psig Mlb/hr 2 2 -- - Electricidad KW 493 130 171 11 181 Gas inerte, alta presión MSCF I 1 -- .. Refrigerante, 40°F Ton 51 51 - . . Refrigerante, 0°F Ton 2 1 -- - Refrigerante, -120°F Ton 6 6 . Fuente (8). amical economice hendbook. 1992. 108 CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Es necesario el desarrollo de una metodología útil para elaborar estrategias para un avance futuro en la tecnología dentro de la industria petroquímica, basada en los problemas que se detectan actualmente. En esta metodología se toman en cuenta las rutas tecnológicas de producción sobre un horizonte de planeación a largo plazo. De acuerdo a lo anterior, en esta tesis se hizo una evaluación general, tanto económica, como técnicamente sobre uno de los productos de la mencionada red petroquímica; el PTFE, Capitulo 6. Conclusiones y recomendaciones I. Un polímero es una macromolécula constituida a partir de unidades químicas simples llamadas monómeros que se repiten a lo largo de la cadena. 2. Los fluoropolímeros o resinas fluorocarbonadas son polímeros de poliolefinas en los cuales algunos o todos los átomos de hidrógeno unidos a la cadena de carbonos son reemplazados por grupos fluoruro o alquifluorados. 3. El PTFE es el fluoropolímero más importante debido a las características tan especiales como la alta estabilidad térmica, alto punto de fusión, insolubilidad, inercia química, bajo coeficiente de fricción, no adhellvidad, baja constante dieléctrica, baja absortividad de agua, alta resistencia al medio ambiente y su no inflamabilidad. Se polimeriza por dos métodos diferentes: suspensión y emulsión. Así mismo, se puede producir en tres formas: resinas granulares, polvo fino y dispersión acuosa. Sus usos varían de acuerdo al tipo de resina al que se refiera; pero, en general, van desde procesos químicos, industrias automotriz y eléctrica/electrónica, quirúrgicos, recubrimientos industriales y artículos domésticos. 4. Un material sustituto del PTFE es la poliamida-imida (PAl) que toma como la característica competitiva principal la baja resistencia al arrastre del PTFE. Además, presenta una maleabilidad única debido a los grupos amida y excepcional estabilidad térmica por la combinación de grupos aromáticos con enlaces imida, 5. Este producto es de gran importancia mundial, como lo demuestran los siguientes datos: a) La producción mundial y el consumo de los fluoropolímeros alcanzó el nivel de 150 millones de lb (68 mil ton.), valuadas como U.S.$1,450 millones en 1991. En este mismo año, el comercio mundial de los fluoropolímeros alcanzó el nivel de los 36.4 millones de lb. (16,500 ton), representando el 24% del consumo total. De 1991 - 1996, el crecimiento en el consumo total de éstos promediará un 4.2% por año. I 10 Capitulo 6. Conclusiones y recomendaciones b) Estados Unidos produce y consume 41% y 44%, respectivamente, del volumen mundial de los fluoropolímeros, De 1991-1996, el consumo de PTFE aumentará en 4.4% cada año debido al incremento en la demanda de los mercados ambientales, automotriz y procesos químicos. c) Europa Occidental produce y consume el 24% y 23%, respectivamente, del volumen mundial. El PTFE representa la mayoría de la capacidad de producción, consumo y venta. De 1991-1996, el crecimiento promedio en el consumo de fluoropolímeros será cerca del 3% anual, con un crecimiento promedio mayor al esperado para tubería rellena de PTFE. d) Japón produce y consume 23% y 16%, respectivamente, del volumen mundial. En 1991, la capacidad japonesa de utilización del PTFE fue del 73%. El consumo japonés crecerá con una velocidad promedio de 3-4% entre 1991 y 1996. e) Otras regiones producen y consumen cantidades significativas de tluoropolímeros incluyendo a Brasil, Canadá, la República Popular de China, Corea, Polonia, Rusia y Taiwan. Estos países producen y consumen 12% y 17%, respectivamente, del volumen mundial de fluoropolímeros. El PTFE representa más del 95% de la capacidad, producción, consumo y comercialización de dichas regiones. Debido al rápido desarrollo económico y el incremento en la demanda en el mercado de procesamiento químico, el consumo de fluoropolimeros se incrementará a una velocidad promedio anual del 6-10% de 1991-1996. 6. En cuanto a la situación en México, el PTFE es un producto que actualmente se importa en su totalidad. De acuerdo a ésto, se realizó el análisis de mercado, así como el análisis econométrico, por lo que concluimos que una planta de 4,500 ton del monómero y 1,800 ton. del polímero, es factible a partir del año 2003. 7. La econometría trata de la aplicación de la teoría económica, las matemáticas y las técnicas estadísticas con el fin de probar hipótesis y estimar, así como pronosticar los fenómenos económicos. 111 Capítulo 6. Conclusiones y recomendaciones 8, El análisis econornétrico nos permitió encontrar las interdependencias entre los diferentes fenómenos de este proyecto, como la variación del PIB, consumo, precio, etc. 9. Ahora bien, de acuerdo a la información sobre inversiones, costos y precios del producto, concluimos que el proyecto es factible desde el punto de vista económico, ya que la TIR es de 45%. Esta TIR se comparó con las tasas internacionales Libor y Prime tomando la mayor, de 8.79%. La rentabilidad acer table a nivel internacional puede tomarse como el doble de la misma más una prima de riesgo, que la colocaría en aproximadamente 25%, De acuerdo a lo anterior, el proyecto es económicamente factible. 10. Para cubrir en un principio las capacidades internacionalmente competitivas del monómero y del polímero, es necesario abrir canales de distribución para poder exportar hasta llegar al límite de la capacidad de la planta competitiva (1,800 ton/atio) 11. La determinación del valor agregado de una cadena es un poderoso elemento para el análisis de la industria petroquímica, ya que permite encontrar fortalezas y debilidades debidas al tipo de integración existente y a las condiciones del entorno, para esto último es necesario conocer los costos repartidos que dan lugar al valor del producto en cada parte de la cadena. Además, ea un parámetro de comparación entre la industria nacional y la extranjera, y muestra qué tan eficiente es cada una, lo que permite, realmente, evaluar la competitividad. 12. Tomando a la cadena de producción desde sus materias primas (metano y cloro) hasta el producto final (PTFE), se calculó el valor agregado de la cadena que es de U, S.$8.66 / Kg. 13. Los métodos utilizados en el análisis de factibilidad nos permiten concluir que el proyecto es económicamente aceptable, ya que se obtuvo un valor presente positivo, así 112 Capítulo 6. Conclusiones y recomendaciones como una tasa interna de rendimiento de 45%, la cual es comparada con la tasa mínima atractiva que es del 25% y nos da un amplio intervalo. En conclusión podemos afirmar que un proyecto para la IPQ no se puede analizar aisladamente sin antes haber concebido la forma de cuantificar, por rutas tecnológicas de producción , la planeación estratégica de todo el conjunto que representa nuestra IPQ. Por las conclusiones anteriores se recomienda: 1. Integrar la cadena petroquímica para asegurar el abastecimiento de materias primas para el proceso. 2. Arrancar la planta al 50% de su capacidad instalada en el año 2000 y cubrir la total para el 2005. 3. En la parte de seguridad se recomienda construir barricadas para reactores, tanques de condensación, vaporizadores, condensador parcial y recipientes de PTFE, 4. No exponerse al producto no terminado, ya que puede provocar irritación mucosa. 4 • 113 y 5 | Anexo A MERCADO NORTEAMERICANO DE CABLE Y ALAMBRE PLENUM Durante los 80, el mercado deploren,: fue por mucho el más importante escape para los fluoropolinieros procesables por fusión. (plenum es la palabra para describir el espacio aire entre un techo suspendido y el piso estructural de arriba. Las áreas plenum son, generalmente, parte de la construcción industrial y comercial, además de la residencial). INTRODIICCION: El cable y el alambre plenum describe una clase de cable de energía limitada que se usa en los espaciones plenum de los edificios comerciales. Para colocar la clase plenum en un contexto apropiado, se presenta a continuación tina lista completa de las diferentes clases de este cable incluyendo sus aplicaciones. Una variedad de pruebas de fuego se han designado para las diferentes clases de éste. Dependiendo de la. aplicación que tenga, el cable debe pasar la prueba de fuego asociada. Las clases de cable en la tabla se enlistan de arriba hacia abajo en el orden de la más rigurosa prueba de fuego. Tabla A. I, Clases de cables de energía limitada(' Clase Prueba de fuego Aplicación Plenum UL91O Se usa sobre techos falsos en espacios horizontales de flujo de aire en edificios comerciales. Riser UL 1666 Se usa en túneles verticales en edicifios comerciales. Propósitos generales Placa vertical Otros usos en edificios comerciales. Residencial VW- l Se usa en edificios residenciales y como conductos (protectores de tubería metálica) en aplicaciones no residenciales. (") Lista de productos AT&T. N Anexo A Debido a su alto costo, los polímeros se usan corno materiales de aislamiento y enchaquetantiento en cable y alambre plenu~n, principalmente, porque generan, relativamente, poco huno y flama en casos de incendio (y son además, capaces de pasar la más exigente prueba de fuego, UL910)t». Debido a que las otras clases de cable (riser, propósitos generales y residencial), se usan en aplicaciones con requerimientos menos estrictos en las pruebas de fuego, se usan preferentemente materiales aislantes menos caros como el PVC y poliolefinas. SEGMENTOS DEI, NIEKCADO Y REQUERIMIENTOS DE MATERIAL La siguiente tabla presenta los tres segmentos importantes del mercado para cable y alambre plena)~~ -- telecomunicaciones, transmisión de datos y alarma para fuego (señales). Para su fácil identificación, cada segmento tiene una desegnación correspondiente, que se imprime típicamente en la parte de afuera del mismo cable. Tabla A.2. Segmentos del mercado para cable v alambre plenum (c) Segmento Designación Descripción Telecomunicaciones CMP Alambre y cable de comunicaciones (transmisión análoga). Transmisión de datos CL3P, CL2P Control remoto, señales y cables de poder limitado incluyendo las fibras ópticas (transmisión digital).) Alarma para fuego FPLP Cables de alarma para fuego de poder limitado. (b) A medida que se usan en espacios plenum, los materiales de aislamiento deben pasar la prueba UL9I0 (a veces se refieren como la prueba de Sunner Turner). De manera cuantitativa, esta prueba especifica las máximas cantidades permitidas que deben generar los materiales aislantes que se usan en el alambre Plenum en edificios comerciales. (s) Lista de productos AT&T 4r Anexo A La necesidad de tener signos análogos para las comunicaciones telefónicas se desarrolló antes de la era de las computadoras, resultando el uso histórico de cabhs separados en cada wio de los tres segmentos. De cualquier manera, en 1991, ocurrió una confusión entre los segmentos de telecomunicaciones y transmisión de datos, debido a que ambos tipos de alambres se utilizaban frecuentemente en el mismo cable. En un futuro cercano, va a ser común utilizar combinados los alambres de ambos segmentos en un solo cable, lo que traerá como ventajas que: • puede ser más barato instalar con múltiples capacidades anticipando cambios en las tecnologías y requerimientos para la transmisión de información. • permite el uso de una pared enchaquetada para todos los tipos de equipo. Aunque la gran mayoría del alambre plenum todavía se basa en conductores de cobre, en el Unto (cinco o diez años), un nuevo tipo de material conductor, fibra de vidrio (fibra óptica), será el más importante subsegmento del mercado de transmisión de datos. ' Anexo RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE REGRESIÓN MÚLTIPLE. Variable Coeficiente Error estándar "t" estadística Consumo -25,840037 36.276473 -0.7123084 Ln PIB 1.1334724 1.2999499 0.8719354 Lo consumo (-1) 0.3153858 0.2005056 1.5729530 Tiempo 0.0360645 0.0521473 0.6915883 Estos son algunos de los estadísticos que se toman en cuenta para calcular la ecuación que describe el comportamiento del mercado nacional: Eitadístico R-cuadrada 0.764280 R-cuadrada ajustada 0.732136 E.S. de regresión 0.598020 Estadístico Durbin-Watson 1.521935 Estadístico Media de la variable dependiente 10.90141 D.S. de la variable dependiente 1.155469 Suma de los cuadrados de residuos 7,867804 Estadístico F 23.77698 La ecuación obtenida después de hacer el análisis es la sig.: InCe=A+BloP1B+ClnCe.i+Dt donde: PIB = Producto interno bruto t = tiempo = Consumo en el período anterior = Consumo calculado A, B, C y D son constantes obtenidas en el análisis. Anexo B En la siguiente tabla se muestra, junto con el diagrama de correlación de errores, la relación entre los resultados, reales y lo¿ ajustados, que se obtuvieron de la regresión múltiple: Correlación de errores Observaciones Diferencia (real - ajustado) Real Ajustado * • * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1967 -1,69695 7.25347 8,95042 1968 0.47855 9.19431 8,71576 1969 0,66337 10.0800 9.41667 1970 0.41107 10.2418 9.83071 1971 0.34417 10,3082 9.96405 1972 0.14316 10.2515 10.1083 1973 0.78437 10.9918 10.2075 1974 0.22153 10.7741 10.5526 1975 -1.11918 9.43684 10.5560 1976 -0.17791 10.0611 10,2390 1977 .. 0.17777 10.6826 10.5048 1978 0.82550 11.6556 10.8301 . 1979 • -0.21162 11.0476 11.2592 1980 -0.26038 10.9486 11.2090 1981 0.18941 11.4998 11.3104 1982 -034208 11.1548 11,4969 1983 -0.55254 10.8234 11.3759 1984 0.07948 11.4352 11.3557 1985 -0.12235 11.4858 11.6081 1986 -0.48657 11.1263 11.6129 1987 -0.34095 11.2185 11.5594 1989 0.55728 12.2642 11.7069 1990 0.27287 12.4117 12.1388 REGRESIÓN MÚLTIPLE Ct =25.840 1.13410 PlEBt + 0315 lo Ct-1 + 0.03611 Al. Periodo la C.. al Ni de 2% ~Me al PM de 2% In Cassitem al 192 de S% CINES111110 al PIS de 5% P11(2%) PIS (5%) PIS (8%) la Csiasoma al Pa de 8% Caasaaae al KB de 8% 1992 26 244.028.00 244,028.00 5.62E+12 5.62E+12 ' 5.62E+12 244,028 00 1993 27 12.3552 232,158.10 123880 239.91638 5.73E+12 5.90E4-12 6.07E+12 12.42 247,704.43 1994 28 12.3980 242,322.02 12.4741 261,432.11 5.84E+12 6.19E+12 6.55E+12 12_55 281,55190 1995 29 12.4701 260,426.61 125927 294390.66 5.96E+12 6.50E+12 7.07E+12 12.71 331.636.88 1996 30 12.5513 282,470.51 12.7214 334,847.89 6.08E+12 6.83E+12 7.64E+12 12.89 395,039.74 1997 31 126355 307,269.44 12.8534 382,093.97 6.20E+12 7.17E+12 8.25E+12 13.07 472,230.91 1998 32 12.7205 334,550.80 12.9864 436,449.00 6.32E+12 7.53E+12 8.91E+12 13.24 565,134.44 1999 33 12.8059 364,359.13 13.1198 498,695.72 6.45E-12 7.90E+12 9.62E+12 13.42 676,552.52 2000 34 12.8913 396,859.30 13.2532 569,877.50 6.58E+12 830E+12 1.04E+13 13.60 810,026.55 200I 35 12.9768 432,270.77 133866 651,240.14 6.71E+12 8.71E+12 1.12E+13 13.78 969,866.84 2002 36 13.0623 470,846.20 13.5201 744,226.52 6.85E+12 9.15E+12 1.21E+13 13.97 1,161,260.70 2003 37 13.1478 512,865.53 13.6536 850,49231 6.98E+12 9.61E+12 1.31E+13 14.15 1,390.429.10 2004 38 13.2333 558,635.24 13.7870 971,932.88 7.12E+12 1.01E+13 1.41E+13 14.33 1,664,824.43 2005 39 133187 608,489.76 • 13.9205 1,110,713.86 7.26E+12 1.06E+13 1.53E+13 14.51 1,993,371.21 2006 40 13.4042 662,793.53 14.0540 1,269311.32 7.41E+12 1.11E+13 1.65E+13 14.69 2,386,755.70 2007 41 13.4897 721,943.57 14.1875 1,450.554.75 7.56E+12 1.17E+13 1.78E+13 14.87 2,857,773.28 2008 42 13.5752 786.372.38 143209 1,657,677.73 7.71E+12 1.23E.:_, 1.92E+13 15.05 3,421,744.51 2009 43 13.6607 856,551.05 14.4544 1,894.375.56 7.86E+12 1.29E+13 2.08E+13 15.23 4,097,013.43 2010 44 13.7462 932,992.72 14.5879 2,164,871.19 8.02E+12 1.35E+13 2.24E+13 15.41 4,905,544.25 2011 45 13.8316 1.016,256.31 14.7213 2,473,990.58 8.18E+12 1.42E+13 2.42E+13 15.59 5,873,635.70 2012 46 13.9171 1,106,950.64 14.8548 2,827.248.75 8.35E+12 1.49E+13 2.62E+13 15.77 7,032,776.51 2013 47 14.0026 1,205,738.85 14.9883 3,230,948.24 8.51E+12 1.56E+13 2.83E+13 15.95 8,420,669.57 2014 48 14.0881 1.313,343.28 15.1218 3,692,291.49 8.68E+12 1.64E+13 3.05E+13 16.13 10,082.45832 2015 49 14.1736 1.430.550.71 15.2552 4,219,509.40 8.86E+12 1.72E+13 3.30E+13 16.31 12,072,195.08 2016 50 14.2591 1558.218.15 15.3887 4,822,008.13 9.03E+12 1.81E+13 3.56E+13 16.49 14,454.599.21 2017 51 14.3445 1,697,279.09 15.5222 5310,536.94 9.21E+12 1.90E+13 3.15E+13 16.67 17307,162.20 2018 52 14.4300 1,848,750.31 15.6556 6,297,379.95 9.40E+12 2.00E+13 4.15E+13 16.85 20,722,668.20 2019 53 14.5155 2,013.73937 15.7891 7.196.575.35 9.59E+12 210E+13 4.49E+13 17.03 24,812,211.98 PLANTA PRODUCTORA DE POLITETRAFLUOROETILENO POR POLIMERIZACIÓN POR SUSPENSIÓN CAPACIDAD: 1.900 TON/AÑO FACTOR DE CORRIENTE: 0.9 PRODUCTO PRLSC1PA4 1,800 tomimia LSIT-RSION ES. EQUIPO: US..52,739,110.01) DIVERSION PLJA: U.S.S916n PARIDAD 51.1A4 1:6 ESTLACION FLIA: 50.0% (Asaste, Clmadol B(mk) PREMISAS: "LA PLANTA SE CONSTRUYE ES 1 AÑO" "PARIDAD ELIA / ~CON FIJA" I. PRESUPUESTO DE INVERSION FIJA ANO 0 1 2 3 4 5 6 7 g 9 10 COSTOS DIRECTOS Ad:piña-kin de equipo 2.739.162 ~In 1232.6229 faatramealaeian y eunerol 246.8246 Tobcriaa 4313.2659 laetalaciée eléctrica ..- 273.9162 Eelificiaelaeluyeado aeavicica) 684.7905 bietalricaca de aelviciaa 109566413 Terreno 1643.4972 Mejoras al Ruano 356.0911 TOW Coma ~Me (MI) 59713732 COSTOS ENDIRECTOS kagraticria y soperrialia 903.92.33 ~liaba pra cgmatracciáo 10682732 Ccatraíialas 465.6575 Caotiageaciaa 9313151 Total Casta. ledircona (MS) 3369.1693 LVVERSION FIJA (M5) 93403424 Obeavaciaa: SoLaccal4 m el uk. time la asma% KL PRESUPUESTO DE INGRESOS ANO \ 0 1 2 3 4 5 6 7 a 9 10 1 %Y/LIMEN DE VENTAS ~zis) Voir:cm de ~as pred. pribeiael 0 1260 1440 1620 . 1100 11100 1100 1100 1000 1800 1100 Van. 7asiis (TONS/ANO) (9 1260 1440 1620 1000 1100 1000 1100 1E00 1100 1100 D4G6.ESOS POR VENTAS (MI/TON) Imre.. por reata. del prod. Frie. 0 15,851.9801 22687.9773 23323.9743 28359.9716 2E359.9716 28359.9716 213599716 283519716 211339.9716 28339.9716 lacremos Totwie. per Velem 045) 0 191151.9801 226879773 25723.9745 11359.971 6 211359.9716 21359 9716 21359.9716 213599716 28359 9716 21339.9716 Now El ~aedo ea lo ~da cató as homoo do 1. oepwiehd iad.l.da de la pleala. DI PRESUPUESTO DE SERVICIOS AUXILIARES Y MATERIA PRIMA ANO O I 2 . 3 - 4 5 6 7 8 9 10 MATERIAS PRIMAS T00dluan.ai1epo 0 9903.6000 1131114000 127333000 14148.0000 14148.0000 14118.0000 14148.0000 141410000 141480000 141.18.0000 560ee104e fónico 0 49.1267 56.1448 63.1629 70.1309 70.1109 701809 70.1809 70.12109 70.11109 70.1809 S cedartante No-dado 0 3_5513 4.0587 4.5660 7.0733 3.0733 3.0733 5.0733 5.0733 3.0733 51733 Acida titrieo 0 0.8871 1.0147 1.1415 11646 12.683 1.2683 12143 1-2683 12313 12683 Mamara dc ~aoja 0 02939 0.3383 03805 0.4228 04325 0.4..n0 0.4=1 0.4770 04=1 0.4=8 7809880 09 0 5.6229 64262 72293 10321 8.0328 00328 8.0328 8.0328 1.0328 81628 Aga. deeomenda 0 10.9499 12.5142 140785 15.6427 15.6427 15.6027 15.6427 15.6427 15.6427 15.6127 Cado 10801 de Nfaterise P966my115) 0 9974.0346 113981967 12123.75879 14208.62088 1424.62011 11248.62010 142411.620111 14248.62088 1424162018 14248.621318 SERVICIOS A11871 TARES Bectricidad 0 51.4937 58.8498912 662061276 73362364 73,362364 73562364 73 50364 73362364 73.362364 73562361 Ava de Podes° 0 4.4392 3.0733216 3.7074168 6.341652 6341652 6.341652 6301652 6.341652 0.341652 6341652 Aiimi de onfriunicato 0 0.1867 1.0133856 1.14003/8 1266732 1266732 1.266732 1266732 3366732 1366732 1266732 Ecfrigenore 40"F 0 143042 16.2333504 183623192 20191618 20291688 201916811 20291668 20.29168/1 202916113 20291688 Refrigerarle -120 'F 0 9.4713 101243648 123774104 13330456 13330456 13.530436 13.530436 13.330456 13.530456 13.530456 Cado Total de Serv4da. A881141) 0 004950 91.9943136 1034936028 114.992192 114992/92 114992192 110.992892 114.992E92 1149921192 114.992892 Codo Total de Sarv. Aux y M.P (115) 0 10054.3296 1149019102 12927.25239 14363.61377 14363.61377 14363.61377 14363.61377 14363.61377 14363.61377 14363.61377 7 IV. PRESUPUESTO DE COSTOS DE PRODUCQON ANO 0 1 --- 2 3 4 5 6 7 8 9 10 COSTOS DIRECTOS Materia Prima O 99740346 113918967 32112.3.75811 14241.6209 14248.6209 1424136209 142416209 14241.6209 14248.6209 14248.6209 Scnieioa Auxiliar. 0 /10.4930 91.9943 103.4936 114.9929 114.9929 114.9929 114.9929 114.9929 114.9929 1169929 14eno de Obra (% de acrece) 0 397.0396 453.7395 310.4795 567.7994 567.1994 567.1994 367.1994 567.1994 367.1994 567.1994 Supervieirea 0 934054 914954 934034 936054 934054 934054 93.4054 93.4054 934054 93.4954 Manteairaiento Toral Costos Macetea (3.15) 0 10544.9747 12038.0560 13531.1373 75024.2166 150242118 750242186 15024.2156 150242116 130242186 150242136 COSTOS LNDIRECTCKS Mono de Obra (%de irsrace) 0 191.5198 226.87911 2532397 2133997 213.5997 213.5997 213.5997 2133997 213.5997 283.5997 IX .....i...itio 0 934.034242 934.054242 934.054242 934.054242 934.034242 934.054242 934.054242 934.054242 934.054242 934.054242 Segar. 0 136.9311 1369511 1369511 136.9511 136.95E1 136.9511 136,9581 136.9531 136.9581 136.9381 Mradenimerato 0 19374134 191.74134 191.74134 191.74134 191.74134 191.74134 191.74134 191.74134 19174134 191.74134 Total Costo. ladirectoe (MI) 0 34612735 1419.6335 1317.9934 15463534 15463534 15463534 13463534 15463534 15463334 13463534 Caer. Totales de Rodar-deo 043) O 120062481 13527.6194 15049.1307 365703720 16370.5720 16570.5720 165703720 765703720 165703720 16370.5720 V. PRESUPUESTO DE GASTOS DE OPERACION AÑO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 " 9 10 (0 l40tár) (1260 rodio) (1440 tonhio) (1620 torlio)11100140ld30) 11800 ~talo) <1500 toailo) (1100 lo) (1100 Milito) 0 100 04041,0 (11001641.i.) Gestor de Admiairtreeicia 0 198.5198015 226.8797731 2352397441 2E3.5997164 2135997164. 2133997164 213.5997164 21133997164 213.3997164 2E3.5997164 Grua de venta y distribuían 0 297.7797022 3403196597 3112.1596171 4253995746 4253993746 423.3995746 42.53993746 4253995746 4253995746 4333995746 Total de G. de Operadás (M5) 0 4962995037 567.3994328 631.0993619 708.999291 708999291 708.999291 7011999291 703.999291 708.999291 708.999291 1 VL PRESUPUESTO DE INGRESOS Y EGRESOS ANO 0 , 1 2 3 4 5 6 7 - 8 9 10 /jo Tota66 O 19851.980( 35087.9773 25523.9745 21359.9716 2E359.9716 21359.9716 20359.9716 28359.9716 28359.9716 283599716 (-)C4ataa de Prodacciito O 12006.2481 13527.6894 15049.1307 16570.5720 16570.3720 16570.5720 1657135720 165703720 16570.5720 165703720 11789.39961 Illtlidad Bruta (315) 0 7115.7320 91602879 104741437 11709.3996 117893996 117E93996 117893996 117093996 117193996 1.) Guaca de Operación U 4962995037 567.1994328 638.0993619 708.999291 708.999291 708.999291 701999291 701999291 708.999291 708.999291 . 110111dad de Operadao (3151 0 7349.4325 8593.0814 9136.7444 110150.4003 11680.4003 11080.4003 11080.4003 11080.4003 11080.4003 11080.4003 (-) Impuesto *ober la Runa (35%) 0 2572.301373 3007.580953 3442.860533 3878.140113 3870.140113 3878.140113 3870.140113 3071_140113 38713140113 3E78.140113 (-) Repono de Utilidadca (10%) O 734.9432494 85930811437 933.674438 1100.040032 1101.040032 1108.048032 1108.040032 1108040032 1108040032 1131040032 Utliedad Ntta (3,15) O 40421879 4726.19116 54102094 60942202 60942202 60942202 60942202 60942202 60942202 60943502 VIL PRESUPUESTO DE CAPITAL DE TRABAJO ANO 0 1 2 34 5 6 7 0 9 10 ACTIID l Catena. por Cebar 0 1654_331679 1890.664776 2126.997873 236333097 236333097 236333097 236333097 236333097 236333097 236333097 lave/amo de Maten= 1,664a 0 4155847756 474.9540293 514.3232029 593.6925366 593.6925366 593.6925366 393.6925366 593.6925366 393.6923366 593.6925366 Invonario de Preducto Terminado 0 5002603396 563.6537267 6270471139 690.4405011 690.4405011 6904405011 690 4405011 690.4405011 690 4405011 690.4405011 C'9. 0 49352995037 56.71994328 63 80993619 70.0999291 70.8999291 70.0999291 70.8999291 70.2099291 70.8099291 70.89,9291 Total de Aettso arcalgonte 0 2619.1106745 2985.992475 3352.171206 3718.363937 3718.363937 3718.363937 3718.363937 3718.363937 3718.363937 3718363937 PASIVO Cuentea par Pata( 0 031.1696 A119.9081 10616466 11073851 11073851 11873E11 11873851 11873851 11873851 1137.3851 Tatal de Pasivo Orca/sate 0 0313696 949.9081 1068.6466 11873851 11873631 11873E51 11873851 11E73051 11073651 10073000 Capital de Tr-abaj•-.(Act.-Pas.)C 0 1788.6372 2036=44 2285.3316 2530.9709 2330.9789 2530.9701 2530.9709 2330.97E9 2330.9789 2530 9789 lonmes, o ente ae4o66coluden« lag memscmos ea C.T. VIII. PRESUPUESTO DE FLUJO NETO DE EFECTIVO ANO 4 0 1 2 3 4 3 6 7 8 9 10 ENTRADAS itilidai Neta 0 4042.1079 4726.1986 5410.2094 6094.2202 60942202 60941_+02 60142202 60941202 6094.2202 60942202 -1.) Depreciación 0 93.4014242 93.4054242 93.4054242 93.4054242 93.4054242 93.4034242 93.4054242 93.4054242 93.4054242 93.405424' peal de Fairades O 4135.5933_, 4819.6041 3103.6148 6187.6236 6107.6256 6187.6256 61E7.6256 6187.6256 6187.6236 6187.6256 LAUDAS 0.enitin Fije 0 9340.3424 0.9500 0.0000 0.0000 0.0500 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 avereici. de Capi60 de Trebajo 0 1783.6372- 2036.0844 2283_5316 2330.9719 2530.9789 2530.9719 23309709 2530.9709 2530.9709 2530.9789 retal &Salidos 0 11129.1796 2036.0844 2213.5316 23309789 2530.97^".: 2530.9789 2330.9719 2330.9719 2530.9789 2530.9769 Flujo N. de Efec86o4Ddradee-S4tl46s 0 -6993.5863 27133196 3220.0032 3636.6467 3656.6467 3656.6467 365645467 3636.6467 3636..167 3636.6467 TASA INTERNA DE RECUPERACIÓN 45% • • Anexo D LISTA DE EQUIPO PARA EL PROCESO DE OBTENCIÓN DEL TFE A PARTIR DEL CLORODIFLUOROETILENO NÚMERO DE EQUIPO NOMBRE TAMAÑO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN OBSERVACIONES Reactores R-101 Reactor de TFE 38 G Pt Cerca del pie de diámetro y 6 pies Je long. adiabático. ... Compresores BHP K-201 Compresor 26 C.S. Intercambiadores de calor Área ((t2) Coraza Tubos Carga promedio, (MM BTU/Ns) E-10 I Vaporizador de alimentación 50 C.S, (1) 316 SS 0.32 E-102 Enfriador 530 C.S. 135 E-103 Condensador parcial 900 C.S. Grafito 6.63 5-104 Enfriador de ácido 50 C.S. 316 SS 0.23 E-201 Enfriador 50 C.S. 316 SS 0.01 E-202 Condensador 0.33 parcial 100 C.S. 316 SS 1203 Condensador 390 C.S. 316 SS 0.40 E-204 Rehervidor 50 C.S. 316 SS 0,5 E-205 Condensador 430 C.S, 316 SS 0.48 E-206 Rehervidor 50 C.S. 316 SS 0.34 E-207 Condensador 1340 C.S. 316 SS 1.74 E-208 Rehervidor 150 C.S. 316 SS 1.99 5-209 Condensador 2700 C.S. 316 SS 2.99 5-210 Rehervidor 220 C.S. 316 SS 3.29 E-211 Intercambiador de calor 10 C.S. 316 SS 0.01 E-212 Intercambiador de calor 20 C.S. 316 SS 0.02 Anexo D E-213 E-214 " E-215 E-216 E-217 E-218 Condensador Rehervidor Vaporizador Enfriador Condensador Rehervidor 140 20 10 10 210 25 C.S. 316 SS C.S. 316 SS C.S. 316 SS C.S. 316 SS C.S. 316 SS C.S. 316 SS 0.23 0.26 6.00 0.02 0.31 0,37 Calentadores a Carga calorífica Riego directo (MM BTU/hr) H-10I Calentador de alimentación 0.5 316 SS 11-102 Calentador de vapor 3.3 316 SS Columnas Diárn. Altura Coraza (fi) (0) C-101 Absorbedor de Hcl 1 15 grafito C- 1 02 Columna secadora I II 316SS .. C-201 Columna de fondos ligeros 1.5 53 316 SS • C-202 Columna de TFE 1.5 56 316 SS C-203 Columna de fondos pesados 2 39 316 SS C-204 Columna do CDFM 2 87 316 SS C-205 Absorbedor 1 18 316SS • C-206 Destilador 1 16 316 SS C-207 Depurador 1 17 316 SS C-208 Absorbedor 1 • 16 316 SS C-209 Destilador 1 20 316 SS C-210 Depurador 1 18 3 I 6SS Recipientes a presión Voumen (Gol) V-I01 Recipiente separador 620 Grafito V-201 Recipiente separador 200 316 SS V-202 Tambor de reflujo 230 316 SS Anexo D V-203 V-204 V-205 V-206 V-207 Tambor de reflujo Tambor de reflujo Tambor de reflujo Tambor de reflujo Tambor de reflujo 280 780 1350 50 100 316 SS 316 SS 316 SS 316 SS 316 SS Equipo especial S-20I S-202 Secador Secador 0.1 lb/hr de agua 0.3 lb/hr de agua Varios Varios Tanques T-101 A,B T-IO2 A,B T-103 A,B T-104 A,B T-201 A,B T-202 T-203 A,B T-204 A,B T-205 A,B Tanques de CDFM Tanques de HCI Tanques de 112SO4 Tanque de ácido húmedo Tanques de CDFM reciclado Tanque de metanol Tanques de servicios generales Tanques de Teperno Tanque de TFE Volumen (Gal) 7,000 EA 42,000 EA 15,000 EA 15,000 EA 2,000 EA 1,000 EA 7,000 EA 400 EA 4,000 EA 316 SS Hule LND C.S. C.S. 316 SS 316 SS 316 SS 316 SS 316 SS Off-aite Off-tito • Off-eite Offilte Off-site Oftelte Off-tite Off-site Otisite Bombas SECCIÓN OPERACIÓN TIEMPOS MUERTOS BHP DE OPERACIÓN 100 200 4 21 6 22 $ 15.' Anexo D LISTA DE EQUIPO PARA EL PROCESO DE OBTENCIÓN DEL PTFE (POLIMERIZACIÓN POR SUSPENSIÓN) NÚMERO DE EQUIPO NOMBRE TAMAÑO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN OBSERVACIONES Reactores R-101 A-13 Reactores de PTFE 230 G al EA 316 SS rada iiiiitelor 25 Hp de, encharasetado Compresores K-l01 Bomba de vacío BHP 10 C.S. Intsrcanibiadores de calor B-101 E-301 Condensador Enfriador Área (ft) 50 250 Coraza Tubos C.S. (1) 316 SS C.S. C.S. Caro pico /3,000 lb/6r. Carga promedio 6,000 BTU/br Caro picea 13.3 MM BT1.VM. Cosa promedio 6.63 MM BTU/hr Equipos varios M-101 M-102 M-201 M-301 M-302 M-401 M-402 Depósito de resina granular Unidad de empaque Depósito de resina de polvo fino Aspirador de agua Depósito de resina granular Tanque de agitación Depósito de resina preaglomerada 770 fi' 1 contimin 2050 A' 770 IV 60 ft3 650 ft3 Aluminio Varios Aluminio C.S. Aluminio Aluminio Aluminio Anexo 1) Recipientes a presión V-101 Recipiente de carga iniciadora Voumen (Gal) 1,500 316 SS Agitador enchaquerado de 4 HP. V-102 Recipiente de solución base 50 316 SS Agitador de 0.1 HP V-103 Vaporizador de TFE 70 316 SS Bobina de calentamiento 40 ft2 V-104 Recipiente de reciclaje de TFE 50 316 SS 316 SS V-105 Recipiente para mezcla — 3,100 316 SS Agitador de ;12.5 HP enoluiquetado V-30I Recipiente de separación 2,300 316 SS V-302 Tanque de agitación 2,400 316 SS Equipo especial S- 101 Unidad de agua desionizada 1,500 Gal/hr Varios S-102 A,B Secadores 50 Gal EA Varios S-103 Filtro 8112 316 SS S-104 Cortador 20 HP Varios S-105 Filtro 10 ft2 316 SS S-106 Secador 320 fe, doble motor Varios S-107 Enfriador Varios S-201 A,B Molinos de martillo 85 HP EA Varios 5-202 Filtro 20 fla 316 SS S-301 Aglomerador 65 tl3 316 SS S-302 A,B Secador 50 Gal EA Varios S-303 Filtro 20 f12, dos mallas 316 SS ' S-401 M) Hornos 70(13 Varios Anexo D S-402 S-403 S-404 S-405 S-406 Enfriador Pulverizador Transportador/En- friador Cortador Filtro 10 HP 9 in x 20 A, enchaquetado 10 HP 6 II2 Vario. Varios Varios C.S. C.S. Tanques T-101 A,B T-102 A,B T-103 T-301 A,B Tanques de agua desionizada Tanques de Terpeno Tanque agitado de TPE Tanques de Tricloroetileno Volumen (Cal) 3,400 EA 100 EA 1,800 900 EA 316 SS 316 SS 316 SS 316 SS Oh-iite Off-sile On-ait11 Off-elle Bombas ______ SECCIÓN OPERACIÓN TIEMPOS MUERTOS BHP DE OPERACIÓN 100 300 12 4 13 4 10 6 $ •••••• Tetrafluoroetileno a partir de CDFM Capacidad de la planta: 10 millones de lb/hr (4500 ton/año) a un factor de operación de 0.9 CORRIENTES: FLUJO (1b111r) COMPONENTE PESO MOLECULAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 AGUA 18.0 - X 3,795.2 3,795.2 3.795.2 5.135.2 474.0 20.0 5,589.2 1,340.6 4,249.2 ÁCIDO FLUORHIDRICO 20.0 - - - 03 0.4 - - 0.4 0.1 03 -N1TROGENO 28.0 - - - - - - MONO)ODO DE CARBONO 28.0 - - trazas I trazas - - - METANOL 32.0 - - - - - - ÁCIDO CLORH1DRICO 36.5 - 947.2 1,1743 - - 1.174.3 227.1 9472 DIFLUOROMETANO 520 - - - trazas MILIS - TRIFLUOROMETANO 70.0 - - - 1.1 1.1 = 1.1 - TRIFLUOROETTLENO 82.0 - - 02 0.2 - 0.2 - - - CDFM 86.5 2.260.5 j 3,218.5 969.3 969.3 - 9693 - - ACIDO SUCCINICO 98.0 - - - - - - - - TFE 100.0 - 1.2812 1.281.2 - 1381.2 - DDFM 121.0 - - 2.0 2.0 - 2.0 - - TERPENO B 136.0 - - - - - - - - - CLOROTETRAFLUOROETANO 136.5 - - 1.3 1.8 - 1.8 - _ HEXAFLUOROCICLOPROPANO 150.0 - - 0.1 0.1 0.1 - - - HEYAFLUOROPROPILENO 150.0 1 - 03 5.0 5.0 5.0 - CLOROHEXAFLUOROPROPANO 186.5 J " - 1.8 1.8 1.8 - TRICLOROTRIFLUOROETANO 187.5 - - - - - - - --..- OCTAFLUOROCICLOBUTANO 200.0 - - - 8.8 8.8 8.8 _ - OTROS - - - - - - - - J - TOTAL (Lb(11r) " 2.2603 3,795.2 7,014.0 7,014.6 8,581.2 474.0 ' 2,291.3 6,736.9 - 1,567.2 5,196.7 OCLIR1 ) 1,025.2 1,721.2 3,181.0 3,181.0 3,891.7 - 215.0 1,039.1 3,9673 710.7 2,356.8 Tetrafluoroenleno a partir de CDFM Capacidad de la planta: 10 rmliones de lb/hr (4500 ton/año) a un factor de operación de 0.9 CORRIENTES: FLUJO (MY) COMPONENTE PESO MOLECULAR 11 12 13 14 1S 16 17 II 19 20 AGUA 18.0 10.0 40.0 60.0 30.0 30.0 - - - ACIDO FLUORHIDRICO 20.0 - - - - - : - - - - NTTROGENO 28.0 - - - - Tasara% premiaste ~ante MONOXIDO DE CARBONO 28.0 - - - - trazas trazas tazas - MESANOL 32.0 --..- - - - - - - • - ÁCIDO CLORIEDRICO 36.5 - - - - - - - - DIFLUOROMETANO 52.0 - - - ..".21.11 trazas trazas - TRIFLUOROMETANO 70.0 - - - - 1.1 13 03 1.0 1.0 TRIFLUOROETILENO 82.0 - - 0.2 0.2 - 0.2 - CDFM 86.5 - - - - 969.3 969.3 0.6 968.7 - ACIDO SUCCINICO 98.0 490.0 980.0 980.0 490.0 490.0 - - - - TFE 100.0 - - - 1,2812 1,337.5 6.8 1,330.7 64.1 DDFM 121.0 - - - 2.0 2.0 - 2.0 TERPENO E 136.0 - - - - - - - - - trazas CLOROTETRAFLUOROETANO 136.5 - - - 1.8 1.8 - 1.8 HEXAFLUOROCICLOPROPANO 150.0 - - - - 0.1 0.1 0.1 - IBEXAFLUOROPROPIIJENO 150.0 - - - - 5.0 5.0 - 5.0 - CLOROHEXAFLUOROPROPANO 186.5 - - - 1.8 1.8 1.8 TRICLOROTRIFLUOROETANO 187.5 - - - - - - - - - OCTAFLUOROCICLOBUTANO 200.0 - - - 8.8 8.8 - 8.8 - OTROS - - - - - - - - 1 , .., ,.. • TOTAL (Lbalr) 500.0 1,020.0 1,010.0 520.0 520.0 2,2/1.3 2,327.1 7.7 2,320.1 65.1 (Krifir) 226.8 462.6 071.7 235.8 235.8 1,030.1 1,055.7 3.5 1,052.2 21.5 Tetrafluoroetileno a partir de CDFM Capacidad de la planta: 10 millones de lb/hr (4500 ton/año) a un factor de operación de 0.9 CORRIENTES: FLUJO (1bl-x) COMPONENTE PESO MOLECULAR 21 22 23 24 25 26 27 ... U 29 30 AGUA 18.0 - - - - - - - - ACIDO FLUORIEDRICO 20_0 - - - - - - NITROGENO 28.0 - - - - - - MONOXIDO DE CARBONO 28.0 - - - - METANOL 32.0 - - - - - 312.0 311.9 0.1 ACIDO CLORHIDRICO 36.5 - - - - - - - - - DIFLUOROMETANO 52.0 rana - trazas trazas usas - - - TRIFLUOROMETANO 70.0 - - - - - - - 0.8 0.2 TRIFLUOROETILENO 82.0 1 0.2 0.2 0.2 - 02 - - - - CDFM 86.5 968.7 - 1,803.8 1,794.8 9.0 33.5 1.7613 - - - : ACIDO SUCCINICO 98.0 - - - - - - - - TFE 100.0 1,266.6 1,265.3 13 13 - 1.3 - - 7.8 56.3 DDFM 121.0 20 - 2.0 2.0 - - - - - TERPENO B 136.0 0.1 0.1 0.3 - 0.3 - 03 0.3 - CLOROTETRAFLUOROETANO 136.5 1.8 - 1.8 - 1.8 - - - - HEXAFLUOROCICLOPROPANO 150.0 0.1 0.I T - 0.1 - - .. _ HEXAFLUOROPROPILENO 150.0 5.0 52 5.2 4.7 0.5 - - - CLOROHEXAFLUOROPROPANO 1863 1.8 1.8 - 1.8 - - TRICLOROTRIFLUOROETANO 187.5 - - - - - - - - - OCTAFLUOROCICLOBUTANO 200.0 8.8 - 8.8 8.8 - - OTROS - - - - - - _ TOTAL (Lbillr) 2,2511 ' 1,2414 ' 1,025.3 1,101.5 23.8 39.7 1,76L8 312.3 320.8 56.6 (1(galr) 1,022.7 5719 827.8 817.0 10.8 18.0 799.0 141.6 145.5 23.2 1 Tetraillsoroetdeno a partir de CDFM Capacidad de la planta: 10 millones de lb/br (4500 tan/año) aun factor de operación de 0.9 CORRIENTES: FLUJO (115/11r) COMPONENTE PESO MOLECULAR 31 32 33 34 35 -- 36 - 37 38 39 40 AGUA 18.0 102.0 101.9 0.1 01 - - .. - ACIDO FLUORHIDPJCO 20.0 - - - - - - - - - NITROGENO 28.0 - - - - - - - MONOXIDO DE CARBONO 28.0 - - - - - - METANOL 32.0 0.8 4.0 - 0.1 - 338.0 337.7 0.3 ACIDO CLORHIDRICO 36.5 - - - DIFLUOROMETANO 52.0 - - _ - - _ _ TRIFLUOROMETANO 70.0 0.8 0.2 0.2 - TRIFLUOROETILENO 82.0 - - - - - _ - 0.2 CDFM 86.5 31.8 1.7 ACIDO SUCCINICO 98.0 - - - - - - - TFE 100.0 7.8 563 563 - - 1.3 DDFM 121.0 - - - - - TERPENO 13 136.0 _ _ - - - - - CLOROIEIRAFLUOROETANO 136.5 - - - _ - HEXAFLUOROCICLOPROPANO 150.0 - - - - - - HEXAFLUOROPROPILENO 150.0 - - - - - _ 4.7 CLOROHEXAFLUOROPROPANO 186.5 - - - - - - _ TRICLOROTRIFLUOROETANO 187.5 - - - - - - OCTAFLUOROCICLOBUTANO 200.0 - - - - - OTROS - - - - - TOTAL (Lb/HO 9.4 4.0 1020 1026 56.6 0.1 56.5 331.0 369.5 8.2 (iCtifir) 4.3 1.8 46.3 46.3 25.7 0.0 25.6 153.3 167.6 3.7 Tezrafluoroetileno a partir de CDFM Capacidad de la planta: 10 millones de lb/hr (4500 ton/año) a w factor de operación de 0.9 CORRIENTES: FLUJO (11D/L. COMPONENTE PESO MOLECULAR 41 42 43 44 45 46 - 47 48 49 50 AGUA 18.0 - 50.0 -_ 49.7 0.3 0.3 - - - ACIDO FLUORHIDRICO 20.0 - - - - NITROGENO 210 - - - - - MONOXIDO DE CARBONO 28.0 - - - - METANOL 32.0 3.0 _ 33 - 3.0 - - 73 ACIDO CLORHIDRICO 36.5 - - - - - DIFLUOROMETANO 52.0 - - - - - TRIFLUOROMETANO 70.0 - - - - - TRIFLUOROETTLENO 82.0 - - - - - - CDFM 86.5 31.8 - - - 31.8 - 31.8 835.1 926.2 ACIDO SUCCINICO 98.0 - - - - .. - TFE 100.0 - - - - - - - - DDFM 121.0 - - - - - - - TIERPENO B 1360 - - - - - - - CLCROTETRAFLUOROEFANO 136.5 - - - - - - HEXAFLUOROCICLOPROPANO 150.0 - - - - - HEXAFLUOROPROPILENO 150.0 trazas - - 0.2 03 CLOROHEXAFLUOROPROPANO 186.5 - - - - TRICLOROTRIFLUOROEIANO 187.5 - - - - - - - - OCTAFLUOROCICLOBUTANO 200.0 - - - - OTROS - - - - - TOTAL (LbIHr) 34.8 3.3 ' 30.0 52.7 321 0.3 31.8 835.3 926.5 7.3 (K8/111) 15.8 1.5 217 23.9 14.6 0.1 14.4 378.8 420.2 3.3 Tetrafluoroetileno a partir de CDFM Capacidad de la planta: 10 millones de lb/hr (4500 ton/año) a un factor de operación de 0.9 CORRIENTES: FLUJO (16/hr) COMPONENTE PESO MOLECULAR 51 52 53 54 SS 56 57 AGUA 18.0 - - .. - - - ÁCIDO FLUORHIDRICO - 20.0 - - - - - - - NITROGENO 28.0 - - - - - - MONOXIDO DE CARBONO 28.0 - - - - METANOL 32.0 3.1 - - - - - - ACIDO CLORHIDRICO 36.5 - - - - - DIFLUORONETANO 52.0 - - - - - - TRIFLUOROMETANO 70.0 - - - - - TRIFLUOROETILENO 82.0 - - - - - - CDFM 86.5 - - - -- - - - ÁCIDO SUCCiNICO 98.0 - - - - - - .. TFE 100.0 - - - - - 15.3 DDFM 121.0 - - - - - TERPENO B 136.0 trazas 6.6 6.2 0.1 0.3 6.2 0.1 CLOROIETRAFLUOROETANO 136.5 - - - - - - -HEXAFLUOROCICLOPROPANO 150.0 - - - - - - HEXAFLUOROPROPILENO 150.0 - - - - - - CLOROHEXAFLUOROPROPANO 186.5 - - - - ..... - - - TRICLOROTRIFLUOROETANO 187.5 - - - - OCTAFLUOROCICLOBUTANO 200.0 - - - . - - - - OTROS - - - - 1. - TOTAL (Lls/Hr) 3.1 6.6 6.2 0.1 0.3 6.2 1345.4 041(11) 1.4 3.11 2.11 0.0 0.1 2.11 573.9 PTFE de TFE por polimerizoción por suspensión Capacidad de la planta: 1,800 ton/año a un factor de operación de 0.9 CORRIENTES: FLUJO (hAir) COMPONENTE PESO 1 2 3 4 ... 5 6 7 8 9 10 MOLECULAR AGUA 18.0 - 941.9 - - - - - 14.0 937.0 4.9 NITROGENO 28.0 - - - - - - - - - TFE 100.0 523.7 - - - - - - - - TRICLOROETILENO 131.5 - - - - - - - - - TERPENO B 136.0 - - - 2.8 - - - ACIDO CMUCO 192_0 - - - - - 0.12 - - - - - PERSULFATO DE AMONIO 228.0 - - - - 0.0148 - - - PERFLUOROOCTANOATO DE AMONIO 431.0 - - 0.1- - - - - - TRYTON X-100 602.0 0.49 - ..- - - - POLITETRAFLUOROETILENO - - - - - - - - OTROS -- - - - - - - TOTAL (bAir) \ 523.7 I 941.9 • 0.1 0.49 0.12 0.0148 4 2.8 14.0 935.0 4.9 (Kgi6r) 237.5 427.2 0.04 0.22 0.05 0.0100 1.27 6.4 424.9 2.2 PTFE de TFE por pokibesizacióve por suspensión Capacidad de la plana: 1,800 tcsatatio a un factor de operación de 0.9 CORRIENTES: FLUJO (16.4E) 4. COMPONENTE MO -, 11 12 13 14 19 - 16 - 17 T 18 19 20 MOLECVLAR , AGUA 18.0 936.95 4.94 - - - - - - 0.17 - NITRÓGENO 28.0 - - 14.0 - - - - 143 trazas 14.5 TFE 100 0 - - - - 1.120.4 560.2 560.2 - 3632 6.1 TRICLOROETTLENO 131.5 - - - - - - - - - - TER.FENO 13 136.0 - - - 2.80 - - - - _ - ÁCIDO ctraico 192.0 0.12 - - - - - - - - I'ERSULFATO DE AMONIO 228.0 - 0.01 - - - - - - - PERFLUOROOCTANOATO DE AMONIO 431.0 0.09 - - - - . . - - - TRYTON X-100 602.0 0.49 - - - _ _ _ - - POUTETRAFLUOROEITIENO - - - - - - - - - - OTROS - - e Ponc - - - - Á ... TOTAL (1141w) ' 937.65 4.95 14.0 2.80 1.120.4 560.2 560.2 143 36.69 20.6 MARO 425.24 - 2.25 6.4 127 508.1 254.1 254.1 6.6 16.64 9.3 PTFE de TFE por polimerizadán por ségspeSISIO—R Capacidad de la planta: 1,800 tonfailo a un factor de operación de 0.9 CORRJENTES: FLUJO (Ib4ir) COMPONENTE PESO 21 22 23 24 25 26 - 27 28 29 30 MOLECULAR AGUA 18.0 941.720 0.17 - - 1.000.0 1,000.0 0.13 1,941.6 5,756.3 7,697.9 NITROGENO 28.0 - - trazas - - - .: - - TFE 100.0 - - Inzaz 363 - - - - - _ TRICLOROEMENO 131.5 - - - - - - - - _ TERPENO B 136.0 - - - - - - - - - - ACIDO CITR1CO 192.0 0.120 - - - - - - 0.12 - 0.1 PERSULFATO DE AMONIO 228.0 0.015 - - - - - - 0.0148 - 0.0 PERFLUOROOCTANOATO DE AMONIO 431.0 0.090 - - - - - - 0.1 - 0.1 TRYTON X-100 602_0 0.490 - - - - - - 0.5 - 0.5 POLITETRAFLIXIROETILE290 517.630 - - - - - . 4.44 513.2 - 513.2 OTROS - - - - - - - - - - TOTAL (11"r) 1,460.060 0.20 0.0 36.5 1,000.0 1,000.0 4.57 2,455.5 5,7563 8.211.8 (kgflir) 662.160 0.08 0.0 16.6 4533 4535 2.07 1.113.6 2,610.6 3,724.2 PTFE de TFE por poli:Imitación por suspensión Capacidad de la planta: 1,800 tordaito a un factor de operación de 0.9 ' CORRIENTES: FLUJO (1btr) tOMPONENTE PESO 31 1 32 33 34 35 - 36 37 34 39 40 ." MOLECULAR AGUA 18.0 7,682.45 15.4 15.4 - - - - - NITROGENO 28.0 - - - . - - - - IFE 100.0 - - - - - - TRICLOROETILENO 131.5 - - - - - - - - TERPENO 13 136.0 - - - - - - ACIDO CITRICO 192.0 0.12 - - - - - - - PERSULFATO DE AMONIO 228.0 > 0.01 - - - - - - PER.FLUOROOCTANOATO DE AMONIO 431.0 0.09 - - - - - - TRYTON X-100 602.0 0.49 - - - - - - POLITEIRAFLUOROET1LENO - 5132 - 513.19 513.19 513.19 513.19 513.19 513.19 513.19 OTROS - - - - - - - - - TOTAL (114er) 7.683.16 528.6 15.4 513.19 513.19 513.19 513.19 513.19 513.19 513.19 (§Celar) 3.484.43 239.7 6.98 232.74 232.74 232.74 232.74 232.74 232.74 232.74 PTFE de TFE por polimerizaciés« pos simpeseskie Capacidad de la planta: 1,800 tan/año a un factor de operación de 0.9 CORRIENTES: FLUJO (aer) COMPONENTE _ PISO 41 42 43 44 J- 45 44 47 • 49 SO MOLECULAR AGUA 18.0 0.1 5,000.1 5,0000 0.12 0.12 WITROGENO 28.0 -- - - - - IFE 100.0 - - - - - - - TRICLOROEFILENO 1313 376.17 - 376.17 - 381.67 530 376.17 - TUPEN° B 136.0 - - - - - - ACIDO CITRICO 192.0 - . - - - - PERSULEATO DE AMONIO 228.0 -- - - - - - PER.FLUOROOCTANOATO DE AMONIO 431.0 -- - - - - - - rivrrox x-100 602.0 - - - - - - 31.80 - - - POLITETRAFLUOROETTLENO 513.19- Presente 513.19 - - - - - OTROS - - - - - - - - - TOTAL (lb/kr) 513.19 376.17 0.0 513.19 376.17 012 ' 5,381.67 5,005.50 376.29 0.12 (1 kr) 232.74 17060 0.0 232.74 170.60 0.05 2,440.72 2,270.07 270.65 0.05 PITE ie TFE porte por ~asió« Capacidad de la planta: 1,800 tonfaño a un factor de operación de 0.9 CORRIENTES: FLUJO (11533r) COMPONE-NYE PLSO 51 52 53 54 35 56 57 MOLECULAR AGUA 18.0 - - - - - - NITROGENO 28.0 - .. - - - - - TFE 100.0 - - - - - - TRICLOROETD-ENO 131.5 376.17 =as - - - TERRENO E 136.0 - - - - ACIDO ctritico 192.0 - - - - - DE AMONIO 228.0 - - - - - - =LFATO UORCK3CTANOATO DE AMONIO 431.0 - - - - IRYTON X-100 602.0 - - - - POISTETRAFLUOROETILENO - - 513.19 Pronste 313.19 5.113 507.36 JTROS - - - - - - - ~Maar) 376.17 0.00 513.19 0.00 513.19 5.83 507.36 (KIIIIT) 170.60 0.00 232.74 0.00 232.74 2.64 230.10 A ek y Diagrama de Woques para la obtención de TFE a partir de CDFM A Alimentacion:CDFM R :TFE A Alimentación P Resina Granular O Resina en Polvo Fino R Resina Aglomerada (Granular) S Resina Presinterizada Diagrama de bloques para la obtención de PTFE por suspensión a partir de TFE 1 •• 49 de TFE. Crudo o K-201 38 'C 38 'C V H-101 O 10 V-101 1/3 FECHA: 08/07/95 ReviscIDR. ESCOBAR T. TETRAFLUOROETILENO DESCRIPCICIN: SECCIÓN DE PRODUCCIÓN RT0,1126: MOLINA RAMÍREZ G. KARINA MUÑIZ VARGAS ADRIANA J. (3 de S-202 480 "C E-104 30 "C 98 wt % Acido SulfOrico 27 *C Agua T-104 JA&B 50 *C C-101 T-103 C-102 1050 C:11 5 psia R-101 ®T750 "C l(Di 354 'C E-10 E-103 115 "C Clorodifluorometano E-101 R-101 C-101 T-101 H-101 ~actor de Absorbedor T-102 Air8 E-104 T-104 A&B A&B Calentador 1FE de HCI Tanques do Enfriador Tanque de Tanques de COFA de alImentacl6n E-102 V-101 HCI de 6eldo ácido 'húmedo" E-101 H-102 Enfriador E-103 Tanque de C-102 T-103 AikEl Vaporizador do alimentación Calentador de . vapor de agua Condensador parcia; Separaci6n Columna de secado Tanques de ácido sulfúrico UNAM FACULTAD DE 011a PROYECTO: Dew6: TESIS PROFESIONAL ARCHIV5 A.R.G.E. 201-DWG R12 T-201 94 wt % Acido SulfOrico para venta local Gas natural Aire T-101 A&B Gas natural Aire AF V V H-102 18 wt X HCI para venta local o uso T-102 A&B Refri Venteo de gas inerte o tratamiento de desechos la E-202 Refr. E-201 D V-201 8I7C 19 K-201 E-209 Terpeno de T-204 E-207 V-204 55 T-2041 C-203 PROYECTO: UNAM TETRAFLUOROETILENO 2/5 DESCRIPMN' SECCIÓN DE PURIFICACIÓN I FECHA: 08/07/95 aculó: DR. ESCORAR T. Rauz6: MOLINA RAMÍREZ G. KARINA MUÑIZ VARGAS ADRIA1VA J. FACULTAD DE OCA A.R.GE TESIS PROFESIONAL ARCH 1002 DivG R12 Fondos rgeros o C-205 V-203 —47C 68 psi 88 44•C 245 Asia C-202 45 ,..........f. E-204 0 C-202 C-203 C-204 Columna Columna do Columna de TFE fondos ligeros d. CDFAI T-201 ~8 7c jein,SS reciclado de E-203 5- V-202 —4TC 87 68 pelo TFE reciclado de S-201 C-201 1 E-204 —28•C K-201 E-202 C-201 Compresor Condensador Columna de parcial fondee Opera@ (-201 V-201 Enfriador rangua de Separocian TFE a T-205 A&B V-205 46*C Í1-50 235 psia e TFE de C-202 T-205 AdcB O peno o tratamiento de desechos TFE a Polirnerizoción A C-201 y C-202 53 a C-208 Nitrógeno Terpeno C-204 T-203 A&B E-208 AF O 5ETC v E-210 T-201 AdcB F P•sodos a t ondos ratamiento de desechos COFIA reciclado o C-202 46-C CDEM reciclado a E-101 E-205 Refrig. V HOJA: 3/3 FECHA: 10/07/95 REALIZÓ: MOLINA RAMÍREZ G. KARINA MUÑIZ VARGAS ADRIANA J. Reciclaje de TFE ? a K-201 S-201 —20*C o Fondos ligeros de V-202 25 psior_. A tratamiento de desechos O C-207 E-214 C.) Met ti —25C E-213 AF T-202 E-212 V-206 63-C 17 psia —25C C-206 E-216 e V-207 C-208 16*C 15 psio ,Agua 15 psia Z".." Agua Aze6tropo de CDFM de V-205 •"%o e O E-217 25 psio A tratamiento de desechos Reciclar CDFM ? a H-101 S-202 a a 35 AF C-210 o E-215 FC 70*C E-218 C-209 Refr. T-202 C-205 Tanques de Absorbed« &etanol Tanque de 1FE Metano! a tratamiento de desechos Aguo a tratamiento de desechos C-210 Depurador PROYECTO: C-206 Torno de Destiloci6n T-203 A&B Tanques de Servicios generales UNAM C-209 S-202 Torre de Secador Destilocidn T-204 T-205 A&9 ronque de %roen° TETRAFLUOROETILENO S-201 C-2013 Secador Absorbed« C-207 Depurador DESCRIPCIÓN: SECCIÓN DE PURIF7CACIÓN TESIS PROFESIONAL REvtsclOR. ESCOBAR T. cetu& A.R.G.E. ARCHIVO: 0003.DWG R12 FOLTAD DE QUOCA A tratamiento de desechos r•_. •~I. • ~ffi • • • nam • •IMP • ••••• • a.m. • iMM iled de be -codee • • • •• • •••-• • • — • • . Terpeno 8 Nitrógeno más oxigeno o tilArdipoo V-10 1 1 u r V-1 O 1 ta Aguo de Proc S-101 T-101A8/ Q T-102 "Ate o 1 Aire 5-106 Vapor Aire TITT Agua (contenida en aire) S-107 DO S-103 41Z 1 V-105 S-107 Enfriador Ra/grgit2rter M-102 Unidad * Empaque REALZO: AIOUNA RAMÍREZ G. "CAIRINA MUÑIZ VARGAS ADRIANA J. REWSO: DR. ESCOBAR T. 1/2 11/07/95 A.R.G.E. MCHIV9005.DWG R12 FECHA: MUJO: Agua de lavado Nitrógeno Refri or 19"C o V-103 R-101 A-D Abruroenarniento Itrporizadcr de TFE Reactores P1FE d. /FE A tratamionto de deeechos L • 11 • & II• • Ola» • s~M. ••• • ••••• • MIIM • V A Nitrógeno y TFE 20 psia 5-102 A&B Secadoras V-104 Recipiente de TFE E-101 reciclado Condensadoras PRV y K-101 K-101 Dombo de vado u u • ••=~• Cal• • ~•••• • •• • ••••• • ..~• • ._.J ••••• • • • a.m. • ..mo • • •••I Resina Granular Aguo Pormero de desecho a tratamiento de desechos Refn.g. <30'C S-104$ S-105 <30'C 31 .1917.1 A sección de Tr. Resina de polvo fino (*) A sección Resina preaglomerada Producto empacado a bodega 1--f (Todos los grados) RAM de agua de (modo Pérdidas no contables Agua de desecho Tratamiento de desechos UNAM FACULTAD DE QUÍMICA PROYECTO: POLITETRAFLUOROETILENO POR POLIMERIZACION POR SUSPENSIÓN DESCRIPCIÓN: SECCIÓN DE RESINA GRANULAR TESIS PROFESIONAL II-101 0 0 / \ M-102 Persulfato de Amonio Acido Chico Tryton X-100 Perfluorooctanoato de Amonio 11 65"C 5-101 T-101 A*13 V-101 V-102 T-102 MB I Unidad de Tanque de Recipiente * Recipiente Tanque* de Aguo deeicnizado Aguo ~ioniza* Capa inicial &tracias) %Tono I Iniciadora -12"C 182 psio T-103 T-103 ARS Tanga de 65C Vapor del Producto 5-103 V-105 S-104 5-105 5-106 Faba Recipiente de inercia Cortador Pibe Secador SECCIÓN DE RESINA PRE:711GLOMERADA Resina Preoglomerada SECCIÓN DE RESINA DE POLVO FINO Resina de Polvo fino S-202 S-201 A&8 1 S-405 S-403 E-301 V-301 M-301 AF To Aguo Tricloroetileno tratado 1.34 S-302 A&B T-301 A&B PROYECTO: POUTETRAFLUOROETILENO POR POUMERIZACIÓN POR SUSPENSIÓN DESCRIPCON. • SECCIONES DE SEPARACIÓN AfOUNA RAMÍREZ G. KARINA AftIRIZ VARGAS ADRIANA J. REALIZO: Resina Aglomerado Flujo normalmente de cero pero puede reciclarse a S-201 A&B si es necesario 1 A unidad de empaque S-303 FECHk. 2/2 11/07/95 5-201 A&B Molinos de martillo — S-202 Filtro . — M-201 i I A sección de Aglomeración A la unidod de empaque 14-201 Depósito de poros r"_ . . — . SECCION DE RESINA AGLOMERADA S-401 A-D S-402 A unidad de empaque S-401 A-O S-402 S-403 S-404 14-401 S-405 S-4011 14-402 Hornos Enfriador Pulverizador Tafseportador/ Tanque de Cortador Filtro Depósito de roan L E~dor Agitacidh Pre-aglornerada — . — . —. . —. . — . — . — . — . — . _ . — . — _ . — . — . UNAM FACULTAD DE Quálla TESIS PROFESIONAL ARcHwcht2614.011/G R12 ua reciclada Agua trotado De la sección . de producción de Polimero M-401 M-402 V-302 T-301 A&B Tanguee de rriciorootilono S-303 nitro 111 14-302 Remo d ulada S-301 14-301 E-301 V-302 S-302 A&8 Aglomorador Aspirador Enfriador Tanque de Secadores do Agua Agit aciIn M-302 REVISÓ: DR. ESCOBAR T. DIBUJÓ: A.R.G.E 380*C ~mi Glosario GLOSARIO. Abrasión. Desgaste por rozamiento. Agentes acopiadores. Son Cedidos para mejorar la unión del polímero con los materiales inorgánicos de relleno, tales como las fibras de vidrio reforzantes. Agentes antiestáticos, La mayoría de los polímeros, debido a que son malos conductores eléctricos, generan electricidad estática. Los agentes antiestáticos atraen mayor humedad del aire hacia la superficie del polímero, mejorando la conductividad superficial del polímero y reduciendo la posibilidad de una chispa o descarga eléctrica. Coeficiente de expansión térmica. Cambio fraccional en la longitud de un material por grado de cambio de temperarura. Coeficiente térmico do resistividad. Magnitud que relaciona el efecto de la temperatura con la resistividad. Constante dielectrico, Relación entre la pennitividad eléctrica de un material y la del vacío. Describe así la capacidad relativa de un material para polarizarse y almacenar carga. Copolímero. Polímero por adición producido al unir más de un tipo de monómero. Curva esfuerzo-ruptura. Método para registrar los resultados de una serie de pruebas de termoftuencia graficando al esfuerzo aplicado en función del tiempo de ruptura. Deformación. Grado en que se deforma un material por unidad de longitud en un ensayo de tensión. Deformación elástica. Deformación del material que desaparece cuando se anula o retira la carga. Deformación plástica. Alteración permanente de la longitud del material cuando se aplica una carga y después se retira. Glosario Deformación real. Deformación efectivamente producida cuando se aplica una carga a un material. Ductilidad. Capacidad de un material de ser deformado permanentemente sin que ocurra ruptura cuando se le aplica una fuerza. Duración a la fatiga. Número de ciclos a un esfuerzo particular, antes de que un material falle por fatiga. Elastómeros. Polímeros que poseen una estructura de cadenas altamente enrolladas y parcialmente ligadas en forma cruzada, permitiendo al polimero tener una deformación elástica excepcional. Elongación (%). Alargamiento total, expresado en porcentaje de una probeta durante una prueba o ensayo de tensión, generalmente basta la ruptura. Ensayo de dureza. Mide la resistencia de un material a la penetración de un objeto punzante. Los ensayos comunes son Brinell, Rockwell, Knoop y Vickers. Ensayo de tennofluencia. Mide la resistencia de un material a la deformación y a la fractura cuando se le somete a una carga estática inferior al esfuerzo de fluencia a temperatura elevada. Esfuerzo. Carga o fuerza aplicada dividida entre el área transversal original del material. Esfuerzo de fluencia. Esfuerzo aplicado a un material que provoca una deformación plástica permanente. (Cuando corresponde a un punto bien marcado en la gráfica se denomina punto de fluencia). Extorsión. Un mecanismo de tornillo fuerza el termoplástico caliente a través de un dado abierto (o boquilla) para producir formas sólidas, películas, hojas, tubos, y aún bolsas plásticas. La extrusión puede ser utilizada también para recubrir alambres y cables. Flujo en frío. Se refiere al flujo de un metal por aplicación de presión. Funcionalidad. Cantidad de lugares en un monómero donde ocurre la polimerización. Grado de polimerización. Cantidad de monómeros en un polímero. Glosario Ley de Hooke. Relación entre esfuerzo y deformación en la parte elástica de la curva o diagrama respectivo. Límite de resistencia a la fatiga, Esfuerzo máximo por debajo del cual un material no llega nunca a la ruptura en un ensayo con esfuerzos cíclicos (prueba de fatiga). Módulo de elasticidad. Se determina por la pendiente de la gráfica esfuerzo- deformación en la región elástica. Se denomina también módulo de Young. Monómero, Molécula a partir de la cual se produce un polímero. Moldeo por compresión. Los polímeros termoestables pueden conformarse colocando el material sólido ea un molde caliente. La aplicación de temperaturas y presiones altas causa que el polímero se licite, llene el molde e inmediatamente empiece a endurecerse. Moldeo por inyección. Los termoplásticos que son calentados por encima de la temperatura de fusión pueden ser forzados dentro de un molde cerrado para producir una figura moldeada. Este proceso es similar al de moldeo en coquilla para los metales. Un émbolo o mecanismo especial de sinfin aplica la presión para forzar al polímero dentro del molde, Moldeo por soplado. Un globo caliente de polímero, llamado preforma, es introducido en un molde y, mediante un gas a presión, expandido contra las paredes del dado. Este proceso so utiliza para producir botellas plásticas, recipientes y otras formas huecas. Moldeo por transferencia. Aquí se usa un doble intercambiador para los polímeros termofijos. El polímero es calentado bajo presión en un intercambiador; después de fundido el polímero es inyectado en el molde adyacente. Este proceso combina elementos, tanto del moldeo por compresión, como del moldeo por inyección y permite que este último sea usado en los polímeros temofijos. Permitividad dieléctrica. Capacidad del material para polarizarse y almacenar una carga dentro de sí. Piezoeléctrico. Capacidad de algunos materiales de admitir un cambio en el campo elétrico que a su vez modifique las dimensiones del Glosario Pirólisis. Polvometalurgia. material, en tanto que un cambio en las dimensiones produce un campo eléctrico. Descomposición química bajo la acción del calor. Descomposición térmica de los compuestos orgánicos en ausencia de oxigeno. Powder metallurgy. Técnica para fabricar piezas y objetos comprimiendo metales finamente pulverizados en moldes apropiados y, tratando luego la pieza, a una temperatura inferior a la de fusión del metal. Cadenas de polímeros constituidas por monómeros de adición, sin crear un producto secundario. Cadenas de polímeros constituidas por una reacción química entre dos o más moléculas, resultando un producto secundario. Polímeros que se producen a temperaturas elevadas, liberando un producto secundario que por ello restringe al reciclabilidad. Polímeros que pueden ser recalentados muchas veces, puesto que no se forman productos secundarios durante el procesamiento. Es una propiedad del material que indica la resistencia a una deformación contínua, lenta en largos períodos de tiempo a elevadas temperaturas. Esfuerzo requerido para provocar la ruptura por fatiga en 500 millones de ciclos. Propiedad de un material que le impide quemar con llama una vez retirada la fuente de calor. Esfuerzo que corresponde a la carga máxima en una prueba de tensión. El reciproco de la conductividad por volumen, el cual es un parámetro a régimen permanente (steady-state). Las unidades son siemens (ohm-I). Polímero por adición. Polímero por condenación. Polímeros termoestables. Polímeros termoplásticos. Resistencia al arrastre. Resistencia a la fatiga, Resistencia a la inflamación. Resistencia a la tensión. Resistividad por volumen Glosario Surfactante. Medida cualitativa de la deformación elástica producida en un material, Un material rígido tiene un alto módulo de elasticidad. Propiedad de un dieléctrico de oponerse a la descarga disruptiva; se mide por la intensidad del campo eléctrico susceptible de producir dicha descarga. Soldar o conglomerar (aglomerar) metales o materiales plásticos pulverulentos sin alcanzar la temperatura de fusión, Manguito o tubillo de material aislante utilizado para aislar o proteger hilos o conductores desnudos, o para dar mayor protección a un grupo ce hilos aislados, Se fabrica en diversos diámetros, para un solo conductor o mazos de ellos. El material puede ser algún plástico o puede ser un tejido barnizado o una tela impregnada en aceite aislante y luego recocida, Agente que modifica las características físicas, eléctricas o químicas de la superficie de un sólido o las tensiones superficiales de los sólidos o líquidos. Se utiliza en flotación y detergencia. Rigidez. Rigidez dieléctrica. Sinterizar, Spaghetti Tiempo de ruptura. Tiempo necesario para que falle un material por termofluencia a una temperatura y esfuerzo determinados. BIBLIOGRAFÍA (I) Ackoff, R.L. 1970. A concept of corporate planning. New York, U.S.A. John Wiley (2) Ackoff, R.L. 1981. Creating the corporate fitture. New York: John Wiley U.S.A. (3) Anderson, J., Durston, 13, H., Poole, M. 1993. Redacción de tesis y trabajos escolares. Diana . (4) Askeland, Donald P. 1989. La ciencia e Ingeniería de los materiales. Traducido por Guerrero Z., J. Gonzalo. Grupo editorial Iberoamérica. 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