Capítulo 5 Análisis Económico
5.4 Estimación de costos para la implementación del sistema filtrante
5.4 Estimación de costos para la implementación del sistema filtrante.
A continuación, se representan los costos e inversiones necesarias para el montaje de un sistema removedor de nitratos, tras realizar el correspondiente escalado para que dicho sistema cuente con la capacidad para tratar los 50.000 litros diarios. Como ya fue mencionado, se utilizaran los resultados obtenidos de la experimentación en batch para calcular los costos de reactivos y equipos necesarios para tratar la cantidad de agua requerida. Hay que tener en cuenta que los valores de capacidad de los sistemas discontinuos suelen ser menores comparados a los dados en columnas de adsorción (sistema continuo) para un cierto material, por lo que en realidad se requeriría sintetizar menores cantidades de hidrogeles128. De esta forma, y debido a que no se pudo ensayar el material en un sistema continuo, los costos asociados estarán sobredimensionados.
Se propone que la síntesis del material se realice en las inmediaciones de la empresa, la cual cuenta con el espacio disponible tanto para dicho proceso, como para el almacenamiento de reactivos y posterior tratamiento del agua. De esta forma, no fue necesario considerar el costo del terreno en la componente de la inversión inicial. Aproximadamente 150 m2 serán destinados a la síntesis de los hidrogeles y al tratamiento de los nitratos del agua. La descontaminación del agua se llevará a cabo mediante un sistema multicolumna (2 columnas de adsorción) que se situarán de forma contigua a la última etapa de tratamiento ya presente. La ventaja de este tipo de sistema es que se pueden realizar los ciclos de reutilización de las perlas, ya que mientras una columna cumple su función a la otra se le realiza el tratamiento. Además se planteó el uso de una bomba peristáltica que controle el caudal de entrada en las columnas.
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Como ya fue explicado en procedimiento, la etapa de síntesis de quitosano básicamente consta de cinco etapas principales. Disolución de quitosano en ácido glacial acético (2 %), luego la etapa de goteo y gelación de dicha disolución en NaOH (0,5 M) para la formación de los hidrogeles, posteriormente el entrecruzamiento en Glutaraldehido (2,5% Wt), y finalmente el proceso de funcionalización de las perlas en HCl concentrado. Luego simplemente se realiza el secado de las mismas a temperatura ambiente para su posterior utilización. El proceso dura 1 semana (aunque en un futuro se buscará optimizar los tiempos de procesamiento manteniendo las propiedades), de forma tal que se comenzará con un lote que abastezca toda una semana, y posteriormente se irán produciendo las cantidades diarias correspondientes, disponiendo del material para el tratamiento continuamente.
Las primeras cuatro etapas se realizarán en tanques/equipamientos distintos, cuyas dimensiones requeridas fueron calculadas en base a los volúmenes de producción diarios requeridos para el volumen fijado a tratar. Cabe aclarar que las primeras dos etapas contemplan un proceso de agitación, por lo cual, los tanques seleccionados permiten un flujo rotacional asistido por hélices, para simular dicho proceso y facilitar en el primer caso la disolución y en el segundo promover un medio óptimo para el goteo. Para la etapa de goteo se contempló la utilización de un “cabezal tipo lluvia” y una bomba peristáltica, de forma tal de controlar tanto la correcta morfología de los hidrogeles, como la velocidad. En las etapas 3 y 4 no se requiere agitación, por lo que los tanques simplemente proveen un medio para dichas etapas, cabe aclarar que el tanque 4 tuvo como requisito la resistencia en medios ácidos fuertes (dada la presencia de HCl concentrado).
A continuación, se visualiza la Tabla 12 con los costos de equipamientos requeridos, los cuales forman parte de la inversión inicial, y también de las materias primas utilizadas para garantizar dicho tratamiento diario.
Equipamiento/Material Unidades/
Cantidad Costo por
unidad (US$) Costo total (US$) puesto en planta
(+30 % por impuestos y logística)
Tanque 3000 lt (con mezclado) 2 5000 13000
Cabezal de goteo 1 3000 3900
Bomba peristáltica 2 3600 7200
Tanque 4000 lt 1 5000 6500
Tanque 2000 lt (resistente a medios ácido) 1 5000 6500
Columna de adsorción 2 1000 2600
Inversión total en equipamiento (US$) US$ 39700
Quitosano 23,4 kg 25 US$/ kg 608
Ácido glacial acético 23,4 lt 231 US$/ 1000lt 7
NaOH en polvo 23,4 kg 500 US$/ Ton 15
Glutaraldehido 50% Wt 90 lt 3 US$/ lt 351
HCl concentrado 600 lt 120 US$/ 1000 lt 93
Costo diario en materias primas US$ 1074
Tabla 12: Inversión requerida en equipamiento y costos de materias primas diarios.
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En la Tabla 12 se presentan todos los reactivos requeridos para la síntesis a excepción del agua. En el laboratorio se utilizó agua destilada para la formación de las perlas, pero esto no sería rentable en la utilización a escala industrial (por los altos precios de la misma). De este modo, para realizar el análisis se propuso la utilización del agua extraída de pozo y con los tratamientos de ablandamiento y cloración (es decir, misma agua usada para otros procesos como el de pasteurización), como reactivo a utilizar en la industria. Así, el valor del agua requerida entra dentro del costo de servicio de energía eléctrica (Tabla 13), es decir, se relaciona con la energía requerida por la bomba para extraer dicho volumen. Es necesario recalcar, que suponemos que los resultados de remoción de nitratos con perlas sintetizadas con otro tipo de agua serían los mismos, pero esto debería ser respaldado a través de los ensayos necesarios.
A partir de la estimación de gastos antes mencionados, se planteó un análisis de los costos requeridos para el funcionamiento de la planta de síntesis de hidrogeles y tratamiento de aguas en la cooperativa, Tabla 13.
Costos Variables Mensuales
Materia prima US$ 32220
Mano de obra (3 operarios) US$ 750
Supervisión (1 supervisor técnico) US$ 300
Servicio de energía eléctrica (consumo en la extracción de agua y otros
componentes eléctricos) US$ 300
Mantenimiento (considerado anualmente como el 5 % de la inversión en equipos) US$ 135
Suministros (considerado el 20% mano de obra) US$ 120
Total de costos variables mensuales US$ 33825
Costos Fijos Anuales
Depreciación (considerando 30 % del valor de los equipos a 5 años) US$ 2382 Impuestos (considerado como el 2 % de la inversión en equipos) US$ 794 Seguros (considerado como el 1 % de la inversión en equipos) US$ 397
Total de costos fijos anuales US$ 3573
Tabla 13: Análisis de costos fijos y variables.
Tras realizar el análisis se puede apreciar el alto valor de los costos variables principalmente debidos a la gran cantidad de materia prima requerida y el precio de la misma, Figura 63. En el mismo gráfico también se esquematizan los costos fijos, variables y la inversión en equipos durante el primer año de la producción evidenciando la importancia de poder reducir los costos de materia prima para mejorar la rentabilidad. Es importante destacar que estos resultados se relacionan al uso de los datos obtenidos de la experimentación en batch, como ya se mencionó. Si hubiesen sido realizados los ensayos en un sistema continuo se esperaría que la capacidad de adsorción del material fuese mayor, obteniendo un sistema más eficiente, permitiendo tratar mayores caudales de agua y reportando menores costos.
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Figura 63: A la izquierda se observa las proporciones de los costos asociados durante el primer año de producción y tratamiento. A la derecha, como se reparten en porcentaje los costos variables.