INTRODUCCIÓN

Cualquier diseño de ingeniería, particularmente para una planta de procesos químicos, es sólo útil cuando esto puede ser traducido en realidad usando materiales disponibles y métodos de fabricación. De esta manera, los costos y la selección de los materiales pueden jugar un papel vital en el éxito o fracaso de una nueva planta química o en el mejoramiento de una instalación existente.

Mientras las plantas de procesos químicos operan a temperaturas altas para fomentar el rendimiento y la producción total, tanto el costo como la selección de los materiales de construcción tienen mucha importancia. Esta tendencia para condiciones de operación más severas obliga al ingeniero químico para buscar por materiales de construcción más confiables y más resistentes a la corrosión para estas plantas de procesos, porque todas estas condiciones severas intensifican la acción de la corrosión. Afortunadamente, un amplio rango de materiales está ahora disponible para el servicio de la corrosión. Sin embargo, esta aparente abundancia de materiales además complica la tarea de elegir el “mejor material” porque, en muchos casos, un número de aleaciones y plásticos tendrán resistencia de la corrosión suficiente para una aplicación particular. La selección final no puede estar basada simplemente en elegir un material adecuado a partir de una tabla de corrosión sino que debe estar basada en un análisis económico acertado de los materiales.

COSTOS RELATIVOS DE LOS MATERIALES

La tabla 1 contiene la información de los costos relativos por unidad de peso de materiales de uso frecuente en la fabricación de equipo. La primera columna es directamente el costo relativo de cada material respecto al costo del acero al carbono que se ha tomado como unidad. Sin embargo, en la fabricación de un determinado equipo la cantidad de material que se empleará depende de la densidad y la resistencia (tensión de diseño) del material y estas características deben ser tomadas en cuenta cuando se comparan los costos de los materiales. La segunda columna de la tabla 1 contiene el valor del costo corregido según la expresión:

La cantidad de un material usado dependerá de la densidad del material y la tensión (tensión máxima permisible) y estos se deben tener en cuenta al comparar los costos de materiales. Moore (1970) compara los costos calculando un factor de costo definido por la ecuación

Cost=C ×ρσd

donde

C=¿ Costo por unidad de masa, $/kg;

ρ=¿ Densidad, kg/m3;

σ d=¿ Tensión máxima permisible, N/mm2.

En la misma tabla 1 se ha incluido también, solo para efectos comparativos, y no para efectos de diseño, las tensiones admisibles o de diseño que se utilizaron para calcular la segunda columna de la tabla.

Tabla 1. Costos relativos de materialesMaterial Costo Costo

corregidoTensión(N/mm2)

Acero al carbonoAleaciones pobres(Cr-Mo)Acero al Ni (9%)Aceros inoxidablesAusteniticos Tipo 304 Tipo 321 Tipo 316CobreAluminioMoneltitanio

12

4.6

66.88.15.78.125

26.4

124

567

14202313

10010080

1201201244614

120120

Tabla 2. Costos Relativos de Metales (Julio 2006)

Metal Tipo o grado

Precio ($/lb)

Tensión máxima permisible (ksi=1.000 psi)

Costo Relativo

Acero al carbonoAcero inoxidable austenítico

Aleación de AluminioCobreNíquelIncoloyMonelTitanio

A-285304316A03560C1040099%NiN08800N04400R50250

0.270.901.641.273.348.753.056.769.62

12.920208.66.7102018.710

12.242.427487.52027

El costo relativo de los equipos hechos de diferentes materiales depende tanto del costo de fabricación como del material. A menos que un material requiera de técnicas muy especiales de fabricación, el costo relativo de los equipos terminados será menor que el costo relativo de los materiales de acero inoxidable podría ser 2 a 3 veces más alto que el costo del mismo estanque fabricado en acero al carbono, mientras que los costos relativos de ambos metales es entre 5 y 8.

Si la velocidad de corrosión es uniforme, entonces es posible seleccionar el optimo material calculando el costo anual para los diferentes materiales utilizables. El costo anual dependerá de la vida predicha, calculada de la velocidad de corrosión y el costo de compra del equipo. En una determinada situación puede resultar más económico utilizar un material mas barato con una lata velocidad de corrosión reemplazando el equipo con más frecuencia en lugar de utilizar un material más resistente pero más caro. Esta estrategia puede usarse en equipos relativamente simples, de bajo costo de fabricación y donde una falla prematura no constituya un riesgo de importancia: por ejemplo, el acero al carbón puede especificarse en una línea de emisión de fluentes líquidos en lugar del acero inoxidable aceptando la probable necesidad de

reemplazarlo. El espesor de la cañería puede ser permanentemente monitoreado para determinar cuando deba ser reemplazado la cañería.

Los materiales más caros como las aleaciones altamente resistentes a la corrosión pueden usarse como laminas (clads) sobre acero al carbono. Si por necesidades estructurales, como en el caso de los recipientes a presión, se requieren paredes gruesas, el uso de materiales laminados puede reducir sustancialmente el costo.

ANEXOS

Niveles de los precios del acero (2009 - 2010)

Precios de la transacción mundial del acero al carbono

World Steel PricesUS $/tonne

Hot RolledSteel Coil

HotRolledSteel Plate

ColdRolledSteel Coil

Steel WireRod

Medium SteelSections

Jan 2009 575 806 666 626 791

Feb 2009 556 719 637 574 753

Mar 2009 505 643 594 526 714

Apr 2009 487 638 576 500 678

May 2009 474 605 556 490 692

Jun 2009 495 604 579 508 701

Jul 2009 513 604 598 515 682

Aug 2009 544 622 636 527 697

Sep 2009 590 641 680 547 706

Oct 2009 592 655 692 551 699

Nov 2009 575 643 674 538 677

Dec 2009 579 639 681 555 691

Jan 2010 607 642 700 569 700

Feb 2010 631 676 724 583 694

Mar 2010 657 706 746 590 719

Apr 2010 736 788 820 690 792

May 2010 754 828 861 722 823

Todos los precios de arriba están en US $/tonelada métrica. Fuente (MEPS Steel Prices on line).

Precios Oficiales y no oficiales de Metales

Precios oficiales y no oficiales (29 de Setiembre)

USD/LBCash 3 Month

Official Unofficial +/- Official Unofficial +/-

Aluminum 1.0403 1.0428 .0025 1.0564 1.0573 .0009

Al Alloy 1.0070 1.0229 .0159 .9979 1.0070 .0091

NASAAC 1.0210 1.0319 .0109 1.0387 1.0455 .0068

Copper 3.6362 3.6446 .0084 3.6424 3.6469 .0045

Lead 1.0308 1.0312 .0004 1.0419 1.0433 .0014

Nickel 10.5234 10.5324 .0090 10.5120 10.5234 .0114

Tin 11.0473 10.9588 -.0885 11.0450 10.9588 -.0862

Zinc .9920 .9920 .0000 1.0052 1.0056 .0004

Molybdenum 14.6964 14.9686

Cobalt 17.8262 17.6901