Este método permite seleccionar, en este caso, la tecnología a emplear dándole una ponderación a ciertos factores que se consideran importantes pudiendo ser de carácter cuantitativo o cualitativo. Este método consiste en los siguientes pasos:
2. Asignar un peso a cada factor que refleje su importancia.
3. Fijar una escala a cada factor. Para efectos del estudio será entre 1-10 puntos. 4. darle un puntaje a cada alternativa dependiendo de la consideración.
5. Multiplicar la puntuación por los pesos para cada factor 6. Calcular el total de cada alternativa (en este caso tecnología). 7. Elegir como alternativa la que obtuvo mayor puntaje.
Factores de ponderación:
a. Selectividad
En este caso a dicho factor se le pondero con un peso de 14% ya que la selectividad es la capacidad que la materia prima posee para orientar las reacciones, y lograr de esta forma, un mayor rendimiento para determinado producto. A mayor selectividad mayor será el rendimiento y calidad del fenol.
b. Calidad del producto
Este factor se refiere a la pureza del producto y este va a depender de cual es la materia prima utilizada. Este factor recibe un peso de 14% ya que es de suma importancia satisfacer al cliente que requiere la máxima pureza del fenol.
c. Corrosividad
La corrosión origina el deterioro de los equipos manejados en la planta si esto llegase a pasar es necesario un reemplazo inmediato para evitar pérdidas económicas en la producción, pero aun así se darán perdidas por el mantenimiento o remplazo de los mismos. A este criterio se le dio una ponderación de 8%.
d. Riesgos y seguridad
Como se mencionó anteriormente, cada tecnología genera ciertos riesgos, dependiendo de los equipos, sustancias y condiciones elevadas que requiera; por lo que es de suma importancia la confiabilidad y seguridad que ofrezca la tecnología. Aquella tecnología donde se necesite mayor seguridad o prevención
de riesgos se le colocará una puntuación relativamente baja en comparación con las demás. El peso para este es de 12%.
e. Requerimientos de energía:
Cada planta posee un requerimiento de energía tanto eléctrica como mecánica, o en algunos casos energía calórica, este factor es muy importante ya que este implica costos económicos que son proporcionales a los costos energéticos. Por tal motivo se le asignó un porcentaje de 10%, tomando en cuenta que la tecnología que requiera mayor energía tendrá un menor puntaje.
f. Costos de operación
Estos costos están vinculados al funcionamiento normal de la planta. Incluye a los costos energéticos, los de mantenimiento o mejoras a equipos, materia prima, catalizadores, entre otros, por tal motivo se le asigna un peso de 12%.
g. Mantenimiento
Este es el factor es el que presenta mayor ponderación con un 15% y va estrechamente vinculado con los costos operacionales y además implica que todos los equipos e instrumentos funcionen de manera eficaz asegurando la vida útil de los mismos. Es importante destacar que uno de los principales problemas a presentar en la planta es por el nivel de corrosión por el cual es necesario utilizar materiales y tuberías que presenten resistencia a la corrosión.
h. Impacto ambiental
Para seleccionar la mejor tecnología a utilizar se debe tomar en cuenta el impacto ambiental ya que puede ocasionar problemas a la comunidad en donde se localice la planta y al ambiente. Este factor al igual que el anterior posee un porcentaje de 15% y está ligado a la toxicidad o daño al ambiente de las sustancias manejadas en dicha planta, sea cual sea la tecnología a emplear.
Alternativas:
1. Producción de fenol a partir de Cumeno. 2. Producción de fenol a partir de Tolueno. 3. Producción de fenol a partir de Ciclohexano.
Tabla de ponderación
Ponderación Rango de Puntuación
Optimo 8-10
Bueno 7-8
Regular 5-6
Malo 2-4
Matriz de selección
Para la ponderación de cada criterio fue necesario la información pertinente acerca de cada tecnología, esto se refleja en la descripción de debilidades y fortalezas de cada una (mencionado anteriormente). Así entonces para el caso de la selectividad, al cumeno se le denota con 9 ya que posee 91% de selectividad; al tolueno con 7 por tener entre 70 y 80% mientras que para el ciclohexano solo 5 y es porque su selectividad es muy baja.
La calidad fue otro aspecto importante del estudio ya que el cliente requiere un 99,9% de pureza y este valor solo lo alcanza la primera tecnología por lo que se le otorgo la máxima puntuación que es 10, el tolueno llega a producir fenol con 91% de calidad y se le pondero con 8 mientras que el ciclohexano tiene muy baja calidad en comparación con las demás tecnologías por lo que se ponderó con 6.
Ya que las tecnologías a partir del cumeno y el tolueno trabajan con sustancias de naturaleza química semejante y dichas sustancias tienden a corroer los equipos pero al pasar cierto tiempo (sin mantenimiento) a ambas se les dio una ponderación de 7, mientras que la
Criterios Peso A partir de Cumeno A partir de Tolueno A partir de Ciclohexano % %/100 Selectividad 14 0,14 O 9 1,26 B 7 0,98 R 5 0,7
Calidad del Producto 14 0,14 O 10 1,4 B 8 1,12 R 6 0,84
Corrosividad 8 0,08 B 7 0,56 B 7 0,56 M 4 0,32 Seguridad y riesgos 12 0,12 B 7 0,84 B 7 0,84 R 5 0,6 Consumo Energético 10 0,10 B 7 0,7 R 5 0,5 B 8 0,8 Costo de Operación 12 0,12 B 7 0,84 R 5 0,6 B 7 0,84 Mantenimiento 15 0,15 B 7 1,05 R 6 0,9 B 8 1,2 Impacto Ambiental 15 0,15 B 8 1,2 B 7 1,05 R 5 0,75 Total 100 1 Σ 7,85 Σ 6,55 Σ 6,05
tercera tecnología trabaja con sustancias altamente corrosivas por lo que se calificó como “malo”. Para el caso de riesgos y seguridad, al igual que el criterio anterior, al cumeno y tolueno se le dio un 7 mientras que al ciclohexano se le ponderó con 5 y esto es debido a los riesgos y medidas preventivas mencionadas en descripción de las tecnologías propuestas.
Las tres plantas difieren de equipos e instrumentos que hacen que el consumo energético de cada una varíe, además de que es necesario generar y mantener tanto condiciones de temperatura como de presion, para ser especificos el proceso a partir del cumeno posee principalmente dos reactores, concentradores, filtros, instrumentos, entre otros (consumo de energía relativamente alto); el proceso vía tolueno consta de tres reactores, separadores, extractores, instrumentos, entre otros (mucho consumo de energía) y el proceso con ciclohexano se caracteriza por dos reactores de gran capacidad que junto con los demás instrumentos y equipos hacen que se produzca el fenol. Por tal motivo para el criterio de consumo energético se le calificó a cada alternativa con 7, 5 y 8 respectivamente.
En lo que a costos de operación se refiere, es importante destacar los equipos e instrumentos mencionados anteriormente además del consumo de materias primas las cuales posee un costo individual, la tecnología 1 usa cumeno, aire, agua, hidrogeno, acondicionador del medio, acido sulfúrico, entre otros; la tecnología 2 requiere de tolueno, aire, sales de cobalto o manganeso (acetatos), y sales de cobre; la tecnología 3 por su parte necesita ciclohexano, hidrogeno, catalizadores de níquel, catalizador de platino, aire, sales de Mn o Co. Para una operación optima es necesario generar y mantener las condiciones requeridas por lo que esto también influye en los costos de operación haciendo que la ponderación de cada alternativa sea 7, 5 y 7 respectivamente.
Es importante realizar un mantenimiento pertinente cada cierto tiempo y este será mayor o menor dependiendo del tipo de planta y de equipos. Anteriormente se mencionaron los equipos a utilizar para cada tecnología así como también el grado de corrosión q poseen las sustancias, por tal motivo al cumeno se le dio una ponderación de 7, al tolueno 6 y al ciclohexano 8.
Para finalizar, el ultimo criterio a evaluar es con respecto a los daños al ambiente que pudieran causar cada una de las tecnologías, esto se analizó en descripción de las tecnologías
propuestas, por lo que la primera tecnología se pondero con 8, la segunda con 7 y la tercera con
Conclusiones
Con el método de los factores ponderados se obtuvo como resultado que la tecnología a utilizar para la realización de la ingeniería básica de una planta de fenol, es la que utiliza al cumeno como materia prima. Con una ponderación de 7,85 ésta resultó ser la más óptima entre las tecnologías planteadas con una selectividad del proceso de 91% produciendo de esta forma fenol con 99,9% de pureza y acetona.
Con respecto al índice de corrosividad éste es menor que el de las restantes tecnologías por lo que con un mantenimiento mensual a los equipos e instrumentos se aseguraría la vida útil a los mismos.
Esta planta se caracteriza por poseer dos reactores los cuales son fundamentales para la producción y además está constituida por procesos intermedios de purificación, concentración, etc, esto indica que el requerimiento de energía y costos de operación serán relativamente altos pero normales para la capacidad de la planta.
Con respecto al impacto que esta tecnología atribuye al ambiente solo se debe tener especial cuidado con derrames l mar ya que es toxico para los organismos acuaticos, a los animales terrestres les afectaría solo a altas concentraciones; por tal motivo es necesario mantenerla estable para evitar cualquier tipo de alteración por emisiones al ecosistema.
En conclusión la mejor vía de obtención de fenol es el cumeno ya que al analizar otras tecnologías, o bien el elevado coste de las materias primas no queda compensado por los subproductos obtenidos, o se requieren mayores costes de inversión y/o de servicios auxiliares, debido a los bajos grados de conversión requeridos para aumentar la selectividad de las reacciones.