Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

INDICE

INTRODUCCIÓN

CAPITULO I. ESTUDIO DE MERCADO

1.1 USOS ULTIMOS

1.2 PRODUCTOS COMPETITIVOS

1.3 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA FUTURA

1.4 ESTUDIO DETALLADO PARA LA ESTIMACION DE LA CAPACIDAD DE PLANTA

1.6 ESTUDIO DE LA CAPACIDAD DE PLANTA

1.7 ESTIMACION DEL PRECIO DE VENTA

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

INTRODUCCIONEl ácido fosfórico fue descubierto en 1777 por Karl Wilhelm Scheele y Johan Gottlieb Gahn, aplicando Ácido Nítrico sobre cenizas de hueso. El ácido fosfórico así obtenido no tuvo aplicaciones generales ni prácticas durante varios años. El interés inicial en la fabricación de ácido fosfórico para uso como fertilizante aparece descrito en el libro titulado Química Orgánica y su aplicación a la Agricultura y Fisiología de Justus Von Liebig, (1840).En este libro Liebig demostró que el fosfato insoluble presente en los huesos y los minerales de fosfato, mediante el tratamiento con ácido sulfúrico, se puede convertir a una forma que sirve como nutriente para el cultivo de plantas. Este fue el inicio de la producción industrial del ácido fosfórico.

El ácido fosfórico se encuentra presente, de manera natural en varias frutas y vegetales. En Estados Unidos es producido comercialmente a partir del fosfato extraído de las minas. El ácido fosfórico, H3PO4, es un ácido que constituye la fuente de compuestos de gran importancia industrial llamados fosfatos. A temperatura ambiente, el ácido fosfórico es una sustancia cristalina con una densidad relativa de 1.83. Tiene un punto de fusión de 42.35 °C. Normalmente, el ácido fosfórico se almacena y distribuye en disolución. Se obtiene mediante el tratamiento de rocas de fosfato de calcio con ácido sulfúrico, filtrando posteriormente el líquido resultante para extraer el sulfato de calcio. Otro modo de obtención consiste en quemar vapores de fósforo y tratar el óxido resultante con vapor de agua.

El ácido fosfórico o ácido ortofosfórico es usado en distintas industrias:

Agropecuaria Detergentes y Jabones Bebidas Alimenticia Metalúrgica

Tipos de ácido fosfórico o ácido fosforoso

- Ácido fosfórico grado alimenticio

Concentración al 85%

Concentración al 75%

- Ácido fosfórico ámbar

Concentración al 85%

Concentración al 75%

- Ácido fosfórico agrícola

Concentración al 75%.

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

PROPIEDADES DEL ACIDO FOSFORICO

El anión asociado al ácido fosfórico se llama ion fosfato, muy importante en la biología, especialmente en los compuestos derivados de los azúcares fosforilados, como el ADN, el ARN y la adenosina trifosfato (ATP).

Este ácido tiene un aspecto líquido transparente, ligeramente amarillento. Normalmente, el ácido fosfórico se almacena y distribuye en disolución. Se obtiene mediante el tratamiento de rocas de fosfato de calcio con ácido sulfúrico, filtrando posteriormente el líquido resultante para extraer el sulfato de calcio. Otro modo de obtención consiste en quemar vapores de fósforo y tratar el óxido resultante con vapor de agua. Este compuesto puede presentarse en diferentes estados físicos dependiendo de la temperatura y de su pureza. A 20 °C, el ácido fosfórico a una concentración entre 50 y 70% es un líquido transparente móvil; a una concentración de 85% es un líquido viscoso transparente incoloro o ligeramente amarillento; y a una concentración del 100% es un sólido higroscópico e inestable, formado por cristales ortorómbicos. No tiene olor. Su punto de ebullición es igual a 213 °C y su punto de fusión de 42.35 °C. Su densidad específica es de 1.8741 g/cm3 a 25 °C y su pH de 1.5. Es muy soluble en agua caliente (548 g/100 mL). Su presión de vapor es igual a 4 Pa (0.0285 torr) a 20 °C. Su pH es de 1.5. Forma tres tipos de sales: fosfatos primarios, dibásicos y tribásicos. Actúa como un agente quelante. Corroe a los metales ferrosos y a sus aleaciones. Reacciona con los metales para formar hidrógeno gaseoso inflamable. Se descompone a temperaturas por debajo de su punto de ebullición y al contacto con alcoholes, aldehídos, cianuros, cetonas, fenoles, ésteres, sulfuros, mercaptanos y compuestos orgánicos halogenados. Cuando se quema forma vapores tóxicos de óxidos de fósforo.

PELIGROSIDAD

Salud (Azul): Sustancia que bajo condiciones de emergencia, pueden causar daños serios o permanentes.

Inflamabilidad (Rojo): Sustancia que no se quemará en aire, cuando sea expuesto a una temperatura de 815.5 ºC (1,500 ºF), durante un período mayor de 5 minutos.

Riesgo de Explosión (Amarillo): Sustancia que por sí misma es estable normalmente, aún bajo condiciones de fuego.

Uno de los abonos más utilizados para incorporar fósforo al cultivo es el ácido fosfórico. Un fertilizante que viene en forma líquida, cómodo de utilizar (pero peligroso), con un aporte genérico de 52% p/p de fósforo, con pH ácido (ideal para suelos alcalinos), y con un mayor control del aporte que se realiza para fertirrigación. Además, que también consigue eliminar restos orgánicos y sales que obstruyen los goteros.

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

CAPITULO I. ESTUDIO DE MERCADO

1.1 USOS ULTIMOS

El ácido es muy útil en el laboratorio debido a su resistencia a la oxidación, a la reducción y a la evaporación.

Se emplea como ingrediente de bebidas no alcohólicas como por ejemplo de la Gaseosa (aditivo alimentario E-338); como pegamento de prótesis dentales; como catalizador, en metales inoxidables y para fosfatos que se utilizan como ablandadores de agua, fertilizantes y detergentes.

El ácido fosfórico técnico interviene en los tratamientos de fosfatado de metales (se usa comúnmente para remover el óxido de los metales que se corroen), siendo la industria automovilística su primer consumidor, y asimismo, se emplea en los baños para el abrillantado del aluminio.

Se utiliza en la preparación de abonos y en el riego por goteo. Es, además, el punto de partida para la obtención de fosfato monoamónico, usado en fertirrigación y en abonos foliares.

Muy utilizado en laboratorios químicos en la preparación de disoluciones tampón o reguladoras del pH.

Se usa como regulador de pH en diferentes industrias, como levaduras, cervezas, aceites y bebidas refrescantes.

La neutralización del ácido fosfórico con el amoniaco produce Fosfato Monoamónico (MAP), un fertilizante complejo altamente concentrado que contiene nitrógeno y fósforo aprovechable.

También se usa para mezclar con aceite Urea, Brea, Betún, piedrilla con arena para crear asfalto para pavimento en suelos de carreteras y reparaciones de roturas en suelo con solo agregar agua para activar, derretir el asfalto y compactar con una aplanadora.

El ácido fosfórico también se puede utilizar para realizar una limpieza de goteros, sobre todo cuando no queremos incorporar nitrógeno al cultivo (como ácido nítrico). En este caso, podríamos utilizar un volumen de 250-500 ml por cada 1.000 litros de agua, para una mezcla de ácido fosfórico al 75%. Eso sí, hay que tener la precaución de utilizar dosis bajas en aquellas aguas que tengan niveles altos de calcio o magnesio. Esto sucede por el conocido antagonismo existente entre fósforo y calcio y los posibles precipitados de fosfatos bicálcicos que pueden aparecer.

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

1.2 PRODUCTOS COMPETITIVOS

Acido sulfúrico Acido nítrico Amoniaco Acido cítrico Acido clorhídrico Acido malico Acido oxalico

1.3 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA FUTURA

Demanda = Importaciones + Exportaciones

De acuerdo a los datos de la SUNAT, de la Sub-partida Nacional y del país, realizaremos los respectivos cálculos, por los tres métodos.

1. Método de crecimiento (% promedio de los aumentos anuales)2. Métodos de Tasa de crecimiento en función de los promedios.3. Método de linealización de consumos, o método de los cuadrados mínimos

1. Método de crecimiento (% promedio de los aumentos anuales)

n Año Demanda (TM) Aumento % Aumento1 2004 4990.47182 0 02 2005 8106.63302 3116.1612 62.44221613 2006 7675.31464 (431.31838) (5.32056131)4 2007 10876.85936 3201.54472 41.71222775 2008 14502.90244 3626.04308 33.337225

6 2009 6522.113613(7980.78883) (55.0289079)

7 2010 12865.85297 6343.73936 97.26508518 2011 16019.30208 3153.44911 24.5102219

9 2012 12479.70524(3539.59684) (22.0958243)

10 2013 16362.51753 3882.81229 31.113012811 2014 16869.70086 507.18333 3.09966562 Total 127271.3736 11879.229 211.034361

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

2004 2006 2008 2010 2012 20144000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Demanda vs AñoAño

Dem

anda

TC=∑% A .Pn−1

=211 .03436111−1

=21 .1034 %

Análisis de la demanda futura según el primer método:

Dn=D 0×(1+r )n

n = nºde años +6

n =17

D2020=4990.47182∗(1+0.211034)17

D2020=129360,4519TM

n Año Demanda (TM)12 2015 49661,4271113 2016 60141,6946514 2017 72833,6587415 2018 88204,0633816 2019 106818,151517 2020 129360,4519

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

2. Métodos de Tasa de crecimiento en función de los promedios.

2.1. Demanda promedio:

D .P=∑ Demanda

n=127271 .3736

11=11570.12487

2.2. Aumento promedio:

A .P=∑ Aumento Demanda

n−1=11879 .22911−1

=1187.9229

2.3. Tasa de crecimiento del aumento promedio.

T .C= A .PD. P

×100= 1187.922911570.12487

×100=10.26%

Análisis de la demanda futura según el segundo método:

Dn=D 0×(1+x)n

D2020=4990.47182∗(1+0.1026)17

D2020=26257,13917TM

n Año Demanda (TM)12 2015 16112,2972513 2016 17765,4189414 2017 19588,1509315 2018 21597,8952116 2019 23813,8392617 2020 26257,13917

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

3. Método de linealización de consumos o método de los cuadrados mínimos.

Ahora reemplazo los valores en las siguientes ecuaciones:

∑ y=na+b∑ x... (1)∑ xy=a∑ x+b∑ x2… (2)127271,3736=11a+55b… (1)751837,559=55a+385b… (2)

a=1049.82446

b=1802.849905

Luego reemplazo los valores de a y b en la siguiente ecuación:

Y=a+bx

x Año Demanda (y)10 2014 12301,094511 2015 13350,91912 2016 14400,743413 2017 15450,567914 2018 16500,392315 2019 17550,2168

n Año Demanda (y) X x2 xy1 2004 4990,47182 0 0 02 2005 8106,63302 1 1 8106,633023 2006 7675,31464 2 4 15350,62934 2007 10876,85936 3 9 32630,57815 2008 14502,90244 4 16 58011,60986 2009 6522,113613 5 25 32610,56817 2010 12865,85297 6 36 77195,11788 2011 16019,30208 7 49 112135,1159 2012 12479,70524 8 64 99837,641910 2013 16362,51753 9 81 147262,65811 2014 16869,70086 10 100 168697,009Total 127271,3736 55 385 751837,559

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

16 2020 18600,0413

y=1049.82446∗X+1802.849905

y2020=1049.82446∗16+1802.849905

y2020=18600.04127TM

0 2 4 6 8 100

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

nº de años

Dem

anda

Año x Demanda (y)2004 0 1802,8499052005 1 2852,6743652006 2 3902,4988252007 3 4952,3232852008 4 6002,1477452009 5 7051,9722052010 6 8101,7966652011 7 9151,6211252012 8 10201,445592013 9 11251,270052014 10 12301,094512015 11 13350,918972016 12 14400,743432017 13 15450,567892018 14 17550,216812019 15 17550,216812020 16 18600,04127

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

1.4 ESTUDIO DETALLADO PARA LA ESTIMACION DE LA CAPACIDAD DE PLANTA

ESTIMACION DE LA DEMANDA PERCAPITA

La estimación de la demanda per cápita es un indicador claro del poder adquisitivo por parte de la población hacia nuestro producto.

Consumo percapita

n Año consumo (Kg) Poblacion C.Percapita(Kg/hab)

0 2004 1802,85 27460073 6,56535E-05

1 2005 2852,67 27810540 0,000102575

2 2006 3902,5 28151443 0,000138625

3 2007 4952,32 28481901 0,000173876

4 2008 6002,15 28807034 0,000208357

5 2009 7051,97 29132013 0,000242069

6 2010 8101,8 29461933 0,000274992

7 2011 9151,62 29797694 0,000307125

8 2012 10201,4 30135875 0,000338513

9 2013 11251,3 30475144 0,000369196

10 2014 12301,1 30817696 0,000399157

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

1.6 ESTUDIO DE LA CAPACIDAD DE PLANTA

La capacidad de planta toma en cuenta la estimación de la demanda , productos competitivos, índices económicos y precios, nuestra capacidad de planta debe cumplir con la siguiente relación:

CAPACIDAD DE PLANTA=DEMANDA PROMEDIOx0.8

Año x Demanda (y)2004 0 1802,8499052005 1 2852,6743652006 2 3902,4988252007 3 4952,3232852008 4 6002,1477452009 5 7051,9722052010 6 8101.7966652011 7 9151,6211252012 8 10201,445592013 9 11251,270052014 10 12301,094512015 11 13350,918972016 12 14400,743432017 13 15450,567892018 14 17550,216812019 15 17550,216812020 16 18600,04127

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

De acuerdo a los valores obtenidos en la tabla en el año 2020 habrá una demanda de 18600.04127 TM de acido fosfórico.

y=1049.82446 X+1802.849905

y2020=1049.82446(16)+1802.849905

y2020=18600.04127TM

Por lo que nuestra capacidad de planta para cubrir el aumento de demanda de acido fosforico será igual:

18600.04127×0.8=14880.03302TM

1.7 ESTIMACION DEL PRECIO DE VENTA

a. Exportación: El producto es enviado fuera de la frontera aduanera de un Estado o bloque económico.

En este caso el precio máximo de nuestro producto será el que tiene el producto en el mercado. (No olvidar que para poder competir debemos tener un precio subsidiado por debajo del precio de venta).

FOB(Precio del producto puesto en el muelle de embarque)

b. Importación: El producto es recibido dentro de la frontera de un Estado.

CIF(Precio del producto en el muelle del destino)

n Año Demanda (y) CIF($) Peso imp.(Kg) PV($/Kg) FOB($) P.expor

(Kg) PV($/Kg)

1 2004 4990,47182 2617724,08 4989261,82 0,52467162 1004,3 1210 0,83

2 2005 8106,63302 5464804,38 8101633,02 0,67453122 3305 5000 0,661

3 2006 7675,31464 4788552,28 7674964,64 0,62391848 258,97 350 0,73991429

4 2007 10876,85936 6927543,07 10873560,36 0,63709979 2732,55 3299,28 0,82822616

5 2008 14502,90244 19838958,94 14385072,44 1,37913514 205667,6 117830 1,74546058

Estudio técnico-económico del ácido fosfórico a partir de los fosfatos de Bayoyar

2015

6 2009 6522,113613 5798838,04 6293686,05 0,9213739 350975,2 228427,563 1,53648376

7 2010 12865,85297 11100265,5 12858502,97 0,86326266 8281,85 7350 1,12678231

8 2011 16019,30208 14893611,54 16015764,56 0,92993447 15774,8 3537,52 4,45928221

9 2012 12479,70524 12504371,25 12473865,24 1,00244559 8728 5840 1,49452055

10 2013 16362,51753 16436147,19 16361417,53 1,00456743 2046 1100 1,86

11 2014 16869,70086 16440999,94 16855480,86 0,97540972 23182,8 14220 1,63029536

Total 127271,3736 Precio venta promedio 0,8669409

1 Precio promedio 1,53745138

La estimación del Precio de venta para el ácido fosfórico en el Perú es de 1.202196 dólar/Kg.