justificativa da escolha do tema.docx
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA QUÍMICA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
DISCIPLINA DE PROJETOS I
PROJETO DE LATICÍNIO
ELMO DE SENA FERREIRA JÚNIOR EQ 08232-91
JEFFERSON BRITO EQ 09228-99
MAYKO RANNANY EQ 082
PROFESSOR: ROMILDO SAMPAIO
SUMÁRIO
1. JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA..................................................................3
2. DEFINIÇÃO DO MERCADO E DO TAMANHO DO MESMO.....................................4
3. JUSTIFICATIVA DA LOCALIZAÇÃO DO PROCESSO INDUSTRIAL.......................5
4. CAPACIDADE DE PRODUÇÃO.....................................................................................6
5. OBJETIVO E JUSTIFICATIVA DO PROCESSO DO LEITE B E LEITE CONDENSADO........................................................................................................................7
6. ASPECTO/IMPACTO SOCIAL E AMBIENTAL DO PROCESSO ESCOLHIDO.........8
7. FLUXOGRAMA DO PROCESSO....................................................................................9
8. PLANEJAMENTO DAS ATIVIDADES........................................................................10
9. BALANÇO DE MASSA E ENERGIA............................................................................11
9.1. Balanço de energia do resfriador I:.............................................................................12
9.2. Balanço de energia no trocador de calor:....................................................................12
9.3. Balanço de energia no resfriador II:............................................................................13
9.4. Balanço de massa e energia em evaporador triplo efeito:...........................................13
10. DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS E LINHAS......................................15
10.1. Dimensionamento do trocador de calor tipo placa......................................................15
10.2. Dimensionamento para o trocador de Calor contracorrente casco-tubos TC-1.2: (Resfriador II)............................................................................................................................16
10.3. Dimensionamento Do Tanque De Mistura.................................................................18
10.4. Dimensionamento Da Bomba.....................................................................................19
11. AVALIAÇÃO ECONÔMICA DO PROJETO............................................................22
11.1. Estimativa de Investimento - Custo do Projeto..................................................................22
11.2. Fluxo de caixa..................................................................................................................23
11.3. Custo fixo..........................................................................................................................24
11.4. Custo variado....................................................................................................................25
12. CONSIDERAÇÕES FINAIS.......................................................................................28
1. JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA
Uma análise da cadeia do leite deve partir do reconhecimento de que o grande
objetivo da produção agrícola é o de satisfazer necessidades humanas, e no caso do
leite, as necessidades de alimento nutritivo com excelente fonte de proteínas e
principal fornecedor de cálcio devendo ser consumido pelo homem diariamente nas
proporções adequadas desde sua pouca idade até a velhice.
Com o ambiente macroeconômico favorável que vive o país, a produção de
leite em escala industrial apresenta boas possibilidades de negócios uma vez que a
manutenção dos preços praticados pelo mercado de lácteos e o aquecimento do
mesmo, aliado à implementação de políticas públicas voltadas para o fortalecimento
da cadeia produtiva do leite são positivos para o setor. Além disso, a região Nordeste,
de forma peculiar, apresenta cenário favorável e com boas perspectivas para o
desenvolvimento da atividade nos próximos anos, o que pode garantir a rentabilidade
ao produtor.
Então, esta indústria terá como objetivo a produção de leite tipo B e leite
condensado, que possui um maior valor agregado, para atender a demanda local e
regiões próximas.
2. DEFINIÇÃO DO MERCADO E DO TAMANHO DO MESMO
A preocupação com o consumo de alimentos nutritivos e uma alimentação
balanceada pela população, o combate a desnutrição nas famílias de baixa renda, e
aumento da renda familiar, são fatores que refletem no aumento do consumo de leite
em todo o país. Por ser o leite fonte de cálcio, mineral fundamental para boa formação
dos ossos, vitaminas, proteínas, potássio, aminoácidos e fósforo, o Ministério da Saúde
recomenda para crianças de 5 a 9 anos, adolescentes de 10 a 19 anos e adultos de 29
anos ou mais de idade, o consumo de 146, 256 e 219 litros de leite por ano,
respectivamente. Isto reflete em termos gerais uma demanda na cidade de Açailândia-
MA, de 1.598.262 litros de leite por ano de crianças, 5.658.112 litros de leite por ano
de adolescentes e 13.333.158 litros de leite por ano de adultos (Fonte: IBGE e
EMBRAPA,2010).
O mercado lácteo de leite tipo B, foi então escolhido como nicho de atuação,
não só por sua demanda na região, mas também pela oportunidade de diversificação de
seus produtos.
No processo a ser implantado no município de Açailândia-MA, também será
produzido leite condensado, e com malha logística rodoviária e ferroviária já instalada
na cidade, o processo terá como objetivo atender o mercado da região Pré-Amazônica,
Região Tocantina, o estado do Maranhão e sua capital.
3. JUSTIFICATIVA DA LOCALIZAÇÃO DO PROCESSO INDUSTRIAL
Escolheu-se a cidade de Açailândia a Oeste do estado do Maranhão para
implantação do processo, devido ao forte aumento na demanda de produtos lácteos
causada pela urbanização de pequenas cidades da região e aumento da renda media das
classes C, D e E, que correspondente a 94% da população, processos esses induzidos
pela construção da Usina Hidrelétrica de Estreito, expansão do polo siderúrgico de
Açailândia e Marabá além da instalação de novos projetos industriais nessa região.
Segundo dados da Pesquisa Pecuária Municipal (PPM) do IBGE a região
nordestina nos últimos anos vem obtendo expressivos aumentos de produção de leite a
nível nacional, sendo que no período de 2000 a 2006, a produção na região cresceu
48,1%, com destaque para alguns estados como Maranhão, Pernambuco e Sergipe.
Estes mais do que dobraram a produção de leite, apresentando crescimentos de
127,5%, 115,8% e 110,7%, respectivamente.
Atualmente o Estado do Maranhão aparece como o quarto maior produtor de
leite do nordeste, sendo o segundo maior em área e rebanho, indicando um grande
potencial produtivo ainda não explorado.
Do crescimento da produção de leite do estado do Maranhão, 77% vieram de
uma única mesorregião a Oeste Maranhense, que no período de 2000 a 2006 cresceu
222%; passando de 66,3 milhões para 213,6 milhões de litros de leite produzidos,
representando 62,6% do total do leite produzido no Estado (IBGE, 2006).
A principal bacia leiteira do estado concentra-se no entorno dos municípios de
Imperatriz e Açailândia, correspondente a 91% da oferta global do território,
abastecendo de diversas cidades e núcleos urbanos importantes no interior do
Maranhão (Sindicato das Indústrias de Leite do Estado do Maranhão- SINDLEITE).
Açailândia é o oitavo município mais populoso do estado, com um total de
104.047 habitantes segundo estimativa do IBGE em 2010.
O PIB de Açailândia em 2010 foi de R$ 1.924.869,500, representando o 2°
maior PIB do estado e constituindo a maior renda per capita do Maranhão equivalente
a R$ 18.500,00 por habitante, segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística.
O município conta com diversos estabelecimentos comerciais dos mais diversos ramos
do comércio e serviços, e já detém o maior rebanho bovino do estado, com um total de
435.275 unidades cadastradas na Agência Estadual de Defesa Agropecuária do
Maranhão (Aged). Isso representa aproximadamente 40% de todo o rebanho da região
de Açailândia (que reúne Cidelândia, Bom Jesus das Selvas, Itinga, São Francisco do
Brejão, Buriticupu, Vila Nova dos Matírios, e São Pedro da Água Branca).
Este aumento do rebanho reflete no crescimento da produção do leite no estado
que foi de 376 milhões de litros em 2010, com um crescimento de 5,8 em relação a
2009.
A localização estratégica também é levada em conta, já que através das
ferrovias que cortam a cidade, poderia se atingir grandes centros urbanos, como
Belém-PA, Palmas-TO, Anápolis-GO, e Distrito Federal através da Ferrovia Norte-
Sul; São Luís-MA através da Ferrovia Carajás, Marabá, Paraopeba, Imperatriz, Porto
Franco e outras cidades da Região Tocantina, através das rodovias. No entanto, o leite
tipo B e leite condensado, para que possa ser transportado pelas ferrovias, necessita de
investimento em equipamentos específicos e em estratégia logística específica, pois
não possuem vagões ferroviários próprios para este fim.
4. CAPACIDADE DE PRODUÇÃO
A capacidade de produção prevista para o laticínio será de 18.000 litros de leite
por dia, gerando uma capacidade produtiva anual de aproximadamente 6.480.000 litros
de leite. Para efeitos de recebimento matéria prima não haverá problemas que
implicam na capacidade produtiva, mesmo em períodos de seca o período de maior
redução do volume de leite in natura entregue pelo produtor visto que no município de
Açailândia, onde o laticínio será instalado, a capacidade de produção de leite instalada
é de 276.834.900 litros/ano (EMBRAPA 2005).
O laticínio produzirá basicamente dois produtos leite pasteurizado longa vida e
leite condensado. Como cada um dos produtos demanda um processo produtivo
relativamente diferenciado a capacidade de produção total de 18.000 L /dia será
dividido em duas correntes de produção:
5.500 litros de leite por dia destinado a produção de leite B;
12.500 litros de leite por dia destinado a produção de leite condensado;
Vale ressaltar que a capacidade produtiva poderá sofrer mudanças ao longo do
desenvolvimento do projeto ou passar por expansão após implantação do mesmo, pois
a capacidade produtiva necessita ser suficiente para atender o mercado que se
concentra em dois grandes grupos potenciais de consumidores.
Aqueles que utilizam o leite e derivados para o consumo direto:
bares, restaurantes, supermercados e consumidor final.
Aqueles que incorporam o leite como insumo em seus produtos,
indústrias de sorvetes, doces e alimentos em geral.
5. OBJETIVO E JUSTIFICATIVA DO PROCESSO DO LEITE B E LEITE CONDENSADO
Para atingir os novos padrões sanitários e ao mesmo tempo atender ao aumento
do consumo de leite e de seus derivados, é necessário a aplicação e aprimoramento de
técnicas de higienização, transporte e conservação, com o objetivo de garantir um
produto seguro e nutritivo, com maior vida-de-prateleira. Para isso existem inúmeros
processos que podem ser empregados ao processamento de leite para melhorar a sua
qualidade e aumentar a vida de prateleira do produto.
A seguir serão tratados detalhes operacionais e técnicos do projeto de produção
de leite Tipo B e leite condensado em embalagens longa-vida.
Após a recepção, filtração e resfriamento do leite in natura, o leite segue para o
processo de padronização da gordura e da matéria sólida. Em seguida o leite passará
por um processo de pasteurização rápida, mais usada em indústrias de médio e grande
porte, visto que a capacidade produtiva do laticínio a ser implantado será de 18 m3 de
leite ao dia. Nesta etapa o leite será aquecido a 75°C por 15 segundos, em um
equipamento com trocadores de calor de placas, para assegurar a eficiência de troca
térmica. A temperatura e o tempo de pasteurização foram determinados o suficiente
para destruir o maior número possível de micro-organismos nocivos à saúde, sem
modificar significativamente as propriedades e a composição do leite.
Após a pasteurização, padronização e cumprimento dos quesitos de qualidade,
o leite classificado como Tipo B, é envasado e estocado em câmera fria. Do demais,
2/3 será destinado ao processo de fabricação do leite condensado, onde também
passará por padronização, onde ocorrerá a adição solução de sacarose a 75% m/m.
Por ser o leite um produto termo sensível, de modo a evitar a degradação das
proteínas, caramelização dos açúcares, garantindo economia de energia utilizada na
forma de vapor, será utilizado um evaporador de alimentação direta e múltiplo efeito
de três estágios.
Após a concentração de leite no processo de evaporação, o produto segue para
resfriamento e cristalização da lactose, etapas mais importantes no processo de
fabricação de leite condensado.
A água presente no leite condensado pode reter somente metade da lactose
presente na solução. A outra metade, então, irá precipitar na forma de cristais. Se a
lactose livre se precipitar, cristais de açúcar irão crescer produzindo cristais de elevado
tamanho (maiores que 10 μm), que trarão ao produto características indesejadas na
maioria das aplicações. Para evitar a formação de grandes cristais, o processo de
cristalização deve ser muito controlado, de forma que a lactose forme diversos
pequenos cristais na solução supersaturada sob temperaturas normais de
armazenamento (15°C-25°C). Desta forma, o leite condensado que sai do processo de
evaporação deve ser rapidamente resfriado até a temperatura de 25°C - 30°C e, nesta
etapa, é necessário adicionar pequenos e finos cristais de lactose (aproximadamente
0,05% do total de produto), que formarão os pequenos cristais na solução.
Após o resfriamento e adição de lactose, o produto é estocado em tanques com
temperatura controlada, até que o processo de cristalização seja completado. Este
processo pode demorar até 12 h e após esta etapa o produto pode ser enlatado e
estocado em temperatura ambiente.
6. ASPECTO/IMPACTO SOCIAL E AMBIENTAL DO PROCESSO ESCOLHIDO
O leite e seus derivados assumem papel destacado na geração de ocupação e
renda no meio rural, tanto pela questão econômica quanto pela questão social. Presente
em todos os estados da Federação, a pecuária do leite emprega mão de obra, gera
excedentes comercializáveis e garante renda para boa parte da população brasileira.
O leite e seus derivados têm relevância em termos mundiais, por serem
produtos básicos na dieta de diversas sociedades e por ter repercussões importantes na
saúde humana. Este segmento da indústria nacional é amplo e diversificado e nele
estão presentes empresas de laticínios de vários portes, desde pequenas fabricas até
multinacionais (SEBRAE, 1997).
Apesar da relevância econômica e social da atividade, a produção é tipicamente
familiar. Esse tipo de atitude ocorre devido à incapacidade gerencial e tecnológica
desses produtores, que não buscam, ou têm dificuldade de acesso à capacitação, que
traria resultados positivos, através da redução de custos de produção e melhoria do
processo produtivo e, por isso, preferem, quase sempre, abandonar a atividade.
Com a instalação do Laticínio, será implantado um programa de aumento do
número de produtores associados nas Cooperativas já existentes, capacitando-os em
tecnologias de alto nível de produção, sem perder o foco na sustentabilidade.
O projeto do laticínio pretende implantar ações sustentáveis para a produção de
leite tipo B e leite condensado, instalando redes de capitação de água das chuvas,
tratamento de resíduos com membranas semipermeáveis, estação de tratamento de
efluentes e a utilização de energia solar.
A aplicação de processos com membranas tem sido motivada na idéia de
reduzir a quantidade de matéria orgânica e inorgânica da água branca, com
reaproveitamento no processo de derivados do leite. Possuem outras vantagens como
não envolver mudança de fase, serem a térmico, não necessitar de aditivos químicos,
ser de simples conceito e operação, serem modulares e apresentar facilidade para
realização de ampliação de escala, necessitar de baixo consumo de energia, apresentar
uso racional de matérias primas e recuperação de subprodutos (DROLI, 2001).
Todas essas vantagens mostram que a implantação do laticínio se preocupa
com as questões ambientais e socioeconômicas, gerando renda e suprindo a demanda
de leite da região.
7. FLUXOGRAMA DO PROCESSO
Figura 1 Fluxograma do processo (Utilizou-se o Smartdraw para design do processo )
O leite recepcionado é analisado físico-química passa por um filtro para evitar
qualquer tipo de impureza como terra, galhos, gramas durante o processo. Ele então é
resfriado e armazenado á uma temperatura de 4°C. Parte desta matéria prima é
utilizada para a produção de leite B, este é pasteurizado, misturado e resfriado, pronto
para envase. A outra parte é destinada a produção de leite condensado, este é enviado
para um sistema de evaporadores em série para concentrar o teor de sólidos em 70%,
logo em seguida um cristalizador tem a função de formar cristais com o tamanho
abaixo de 10 micrómetros para assegurar um produto de qualidade.
8. PLANEJAMENTO DAS ATIVIDADES
Tabela 1 Cronograma das atividades
REFATIVIDADES E
METAS
DATAS/2012
20 a 26/03
25 a 28/03
030 a 02/04
02 a 04/03
06 a 09/04
10 a 11/0
4
11 a 16/04
18 a 30/05
10 a 18/06
15 a 25/06
17 a 25/06
29/06023 a 29/06
01Justificativa da escolha do tema.
02Definição do mercado e do tamanho do mesmo
03Justificativa da localização do processo industrial
04Capacidade de produção.
05 Objetivos e
REFATIVIDADES E
METAS
DATAS/2012
20 a 26/03
25 a 28/03
030 a 02/04
02 a 04/03
06 a 09/04
10 a 11/0
4
11 a 16/04
18 a 30/05
10 a 18/06
15 a 25/06
17 a 25/06
29/06023 a 29/06
justificativas para escolha do processo
06Impacto social e ambiental do processo escolhido
07Fluxograma do processo
08Revisão da literatura referente ao tema escolhido.
09Balanço de Massa e de Energia
10Dimensionamento de equipamentos e linhas principais
11Avaliação Econômica
12Apresentação do Projeto.
13
Elaboração do Maquetes/Protótipos
9. BALANÇO DE MASSA E ENERGIA
Equações empíricas adaptadas por Minin et. al. (2002) de propriedades termo
físicas do leite:
O calor específico do leite (J / Kg ∙ K ¿varia linearmente com a temperatura e
pouco influenciado pelo conteúdo de gordura (Castro, 2006).
C pL (τ , x )=1401,7+2,1∙ τ+2101,6 ∙ (1− x )−402,2 ∙ x (1)
A densidade do leite (Kg /m3)varia de acordo com a sua concentração e
amplamente influenciada pela temperatura (Castro, 2006).
ρ (τ , x )=1185,64−0,341 ∙ τ−58,239 ∙ (1−x )−13,4093 ∙ x (2)
A entalpia do leite (J / Kg ¿pode ser calculada, integrando-se a Equação 1 desde
a temperatura de referencia (T r) ate a temperatura de ebulição do leite (τ ):
h (τ , x )=(3,5833−2,5838 ∙ x ) ∙ ( τ−T r )+0,00105 ∙(τ2−T r2) (3)
Equação de Antoine
τ=(−B)/( ln (P)−A)−C (4)
Onde: A=18,19B=3761,4C=223,3
9.1. Balanço de energia do resfriador I:
Tempo de operação (Top): 8 h / dia
Utilizando equação 1 e 4 tem-se:τ=340,1 KC pL=3987,307 J / Kg ∙ K
C p água=4194 J / Kg ∙ K
mágua ∙ Cp água ∙ ∆ T água=F ∙C pL ∙ ∆ T L ∙ Top
mágua=5154,59 Kg /dia
9.2. Balanço de energia no trocador de calor:
m água =?
T= 277 K
T= 295 K
T= 293 K
T= 293 K
F= 18302,94 Kg/dia; x = 0,12
m água = ?
T= 346 K
T= 365 K
T= 313 K
T= 277 K
F= 5592,5 Kg/dia; x = 0,12
Tempo de operação (Top): 8 h / dia
Utilizando equação 1 e 4 tem-se:τ=340,1 KC pL=3987,307 J / Kg ∙ K
C p água=4194 J / Kg ∙ K
mágua ∙ Cp água ∙ ∆ T água=F ∙C pL ∙ ∆ T L ∙ Top
mágua=2350,96 Kg /dia
Q=9,82 kW ,considerando uma eficiênciade60 % .
Como o custo do kW ∙ h é de 0,31 centavos, o preço anual do custo de energia
para este equipamento é R$ 8.799,20, pois o laticínio processa matéria prima durante 8
h/dia.
9.3. Balanço de energia no resfriador II:
Tempo de operação (Top): 8 h / dia
Utilizando equação 1 e 4 tem-se:τ=340,1 KC pL=3987,307 J / Kg ∙ K
C p água=4194 J / Kg ∙ K
mágua ∙ Cp água ∙ ∆ T água=F ∙C pL ∙ ∆ T L ∙ Top
mágua=4366,39 Kg /dia
9.4. Balanço de massa e energia em evaporador triplo efeito:
m água =?
T= 277 K
T= 275 K
T= 303 K
T= 346 K
F= 5592,5 Kg/dia; x = 0,12
Figura 2 Programa evaporadores utilizado para balanço de massa e energia em evaporador triplo efeito.
Figura 3 Resultados do programa evaporadores para balanço de massa e energia
Pelo programa evaporadores na figura 1 acima, é possível contabilizar a
quantidade de energia necessária para ter 70% de sólidos no produto de fundo no final
da série de evaporadores, logo:
Deve-se fornecer 16318,16 Kg/dia de vapor saturado à uma temperatura de
121,1 °C para o processo com o objetivo de se atingir 70% de sólidos na final do
efeito. O calor requerido é de Q=0,42 MW .
Como o custo do kW ∙ h é de 0,31 centavos, o preço anual do custo de energia
para este equipamento é R$ 135.169,02, pois o laticínio processa matéria prima
durante 8 h/dia.
10. DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS E LINHAS
10.1. Dimensionamento do trocador de calor tipo placa
Dados:
Fluido quente (água)
C p água=4194 J / Kg ∙ K
mágua=2350,96 Kg /dia
Te= 265 K
TS= 313 K
Fluido frio (leite)
C pL=3987,307 J / Kg ∙ K
mleite=5592,5 Kg /dia
Te= 277
Ts= 346 K
Tempo de operação (Top): 8 h / dia
coeficiente global de transferênciade calor parao trocador :900W
m2 . K
Balanço Térmico:
O calor recebido pelo leite é:
Q=mleite .C p liete . (T S−T E ) . Top
Q=16,37 KW
considerando uma eficiênciade 60 % parao trocador de calor , temos
Q=9,82 KW
Cálculo do MLDT
ΔT max=313−277=36 K
ΔT min=365−346=19
MLDT=ΔT max−ΔT min
ln( ΔT max
ΔT min)
=36−19
ln(3619 )
MLDT=26,60 K
Cálculo da Área de Troca de Calor
Q=U g . Ae . ( MLDT ) → Ae=Q
U g . ( MLDT )
Ae=0,44 m2
Número de placas Necessárias:
n= Área necessariade troca decalorÁrea por placa
= 0,41 m2
0,0864 m2=5 placas
10.2. Dimensionamento para o trocador de Calor contracorrente casco-tubos TC-1.2: (Resfriador II)
Dados:
Fluido frio (água)
C p água=4194 J / Kg ∙ K
mágua=4366,39 Kg /dia
Te= 275 K
TS= 303 K
hH 2 O=¿3000W . m−1 . K−1¿
Fluido quente (leite)
C pL=3987,307 J / Kg ∙ K
mleite=5592,5 Kg /dia
Te= 346 K
Ts= 277 K
hH 2 O=¿1200W . m−1 . K−1¿
A tubulação de 0,5 pol de diâmetro é construída em aço inox (k=21 W .m-1.K-
1 ) de 3 mm de espessura:
Temos que:
1U g
= 1hleite
+ xk+ 1
hH 2O
=1,3 x 10−3
Portanto o coeficiente global de troca térmica será:
Ug = 769,2 W.m-2.K-1
Balanço Térmico:
Calor removido do leite:
Q=mlei te . Cp liete . (T S−T E ).top
Q=16,37 KW
considerando uma eficiênciade 60 % parao trocador de calor , temos
Q=9,82 KW
Cálculo do MLDT
ΔT min=277−275=2 K
ΔT max=346−303=43 K
MLDT=ΔT max−ΔT min
ln( ΔT max
ΔT min)
= 43−2
ln( 432 )
MLDT=13,36 K
Cálculo da Área de Troca de Calor
Q=U g . Ae . ( MLDT ) → Ae=Q
U g . ( MLDT )
Ae=1,00 m2
Sendo:
Comprimento do trocador de calor: 2 m
Logo o numero de tubos será:
Dexterno dos tubos=0,0127 m
2=0,00635 m
Logos o numero de tubos será:
n=Ae
A portubo
=Ae
2. π .0,00635 . LT . C
n = 13 tubos
10.3. DIMENSIONAMENTO DO TANQUE DE MISTURA
Dados:
Q =13 m3/dia
V h=0,694 m3
Considerando:
DH=H H
V H=π . DH
2
4. H H
Logo:
DH = 0,96 m ou 96 cm
HH = 0,96 m ou 96 cm
H H=23
. HT
HT = 1,432 m
V T=π . DT
2
4. HT
VT = 1035 litros
Dimensões Padrão do Tanque de Mistura
Da
D t
=13
;HDt
=1;EDa
=1 ;WD a
=15
;LDa
=14
Dt=96 cmDa=31,7cmH=1,432 m
h=96 cmW =6,336 cmL=1,65cmE=31,7 cm
Tipo de Agitador: Turbina de Disco de Rushton de 6 Pás
Calculo da potencia de agitação
N °ℜ=ρ .N . Di
2
μ=
1016,83.0,53 .(0,317)2
0,001631
N °ℜ=33203,87
Com defletedor :
Np = 6,87
Logo a potencia de agitação será:
P=0,533 . 0,32 .5,87 .1016,831
P = 89 W ou 0,11 Hp
10.4. DIMENSIONAMENTO DA BOMBA
Dados:
Q=18 m3/dia (Planta)
Tempo de operação (Top): 8 h / dia
Rendimento da bomba = 50%
Tubulação aço inoxidável
Sucção da Bomba
D comercial =21/2 pol
DI=62,7 mm
v=1,17 m/s
N°Schedule 40
Descarga da bomba
D comercial =2 pol
DI=62,7 mm
v=1,67 m/s
N°Schedule 40
Altura manométrica de sucção:
Desnível de sucção 2,54 m
9 metros de tubulação 0,285m
1 curva de 90° 0,10 m
1 válvula de gaveta 0,40 m
Total 3,325
Altura manométrica de recalque
Altura de recalque 2,5 m
14 metros de tubulação 0,215 m
3 curvas de 90° 0,30 m
Total 3,598
Calculo da Altura manométrica total:
AMT = Altura manométrica de recalque + Altura manométrica de sucção
AMT= 6,923 m
Determinação do NPSHd
sendo: NPSHd > NPSHr +0,6
Altitude em relação ao nível do mar = 0 metros
Pressão Atmosférica (mca) = 10,33
NPSH d=Patm−P sat−H nivel do mar−H sucção
logo:
NPSH d=1,045 mca
Calculando a potencia da bomba
P=γ .Q . HB
nB
=9964,934 x 6,2.10−4 x6,9230,5
logo :P=85,55W ou 0,12 Hp
11. AVALIAÇÃO ECONÔMICA DO PROJETO
Num cenário econômico globalizado, o mercado altamente competitivo torna
indispensável o estudo de viabilidade econômica e financeira de um projeto.
A escassez de recursos, frente às diversas necessidades das empresas, faz com
que se procure aperfeiçoar a utilização de tais recursos, minimizando riscos e
maximizando retorno financeiro associado (LAPPONI, 2000).
Geram-se projetos de implantação de novas atividades, expansão, modernização,
etc., que imobilizam capital da empresa e dos quais se espera obter uma boa
rentabilidade. Como critério geral, a renda total deve exceder o total de gastos e
investimento inicial, considerando o valor presente dos fluxos de caixa.
11.1. Estimativa de Investimento - Custo do Projeto
Estimativa de investimento foi realizada pela equipe de engenharia da
Universidade Federal do Maranhão baseando-se em cotações recentes e com referências
de custo sobre o preço estimado dos equipamentos. Os seguintes itens abrangem o
escopo do projeto e foram estimados nos seguintes valores:
Tabela 2 Escopo de itens compreendidos na estimativa de investimento
ESTIMATIVA DE INVESTIMETO FIXOEquipamentos (E) R$ 132.300,79Instalação de equipamentos (0,39E) R$ 51.597,31Instrumentação Instalada (0,13E) R$ 17.199,10Tubulação (0,31E) R$ 41.013,24Eletricidade (0,1 E) R$ 13.230,08Prédios ( incluindo serviços) (0,55E) R$ 66.150,39Terreno (0,06E) R$ 7.938,05Engenharia e Supervisão (0,32 E) R$ 42.336,25Despesas durante a construção (0,34 E) R$ 44.982,27Serviços (0,55E) R$ 66.150,39
Subtotal R$ 482.897,87Imprevistos (0,1 subtotal) R$ 48.289,79
Total R$ 531.187,66
Portanto, foi calculado um investimento total de R$ 531.187,66.
11.2. Fluxo de caixa
O fluxo de caixa do projeto foi definido a partir de valores anuais como especificado a seguir:
Tabela 3 Fluxo de caixa do projeto
ANO FLUXO DE CAIXA FATOR DESCONTO
CAIXA DESCONTADO
0 R$ -265.593,83 1,000000 R$ -265.593,831 R$ -265.593,83 0,943396 R$ -250.560,222 R$ -1.120.273,03 0,889996 R$ -997.039,013 R$ 348.712,11 0,839619 R$ 292.785,414 R$ 348.712,11 0,792094 R$ 276.212,655 R$ 348.712,11 0,747258 R$ 260.577,976 R$ 348.712,11 0,704961 R$ 245.828,287 R$ 348.712,11 0,665057 R$ 231.913,478 R$ 348.712,11 0,627412 R$ 218.786,29
∑VAL = R$ 12.911,01
O investimento foi determinado pelo valor da estimativa de investimento:
531.187,66 reais. O valor foi dividido em duas partes, 50% para serem gastos no ano 0,
representando o detalhamento do projeto citado na estimativa de investimento, e o
restante para ser gasto no ano 1, representando os demais itens da estimativa de
investimento. No ano 2 inicia-se a produção com 80% da capacidade efetiva até que
100% dela é utilizada no ano 3 gerando um caixa descontado de R$ 292.785,41, porém
o período mínimo para resultado positivo no VAL é de 8 anos que renderá um valor
positivo R$ 12.911,01.
11.3. Custo fixo
A tabela 3 mostra os valores de custo fixo, que são aqueles que não estão
associados às quantidades de produtos processados, mantendo-se dentro de um mesmo
patamar, independentemente, do aumento ou queda da produção ou das vendas no
laticínio.
Tabela 4 Custo fixo do projeto
CUSTO FIXO DO PROJETOImpostos (ICSM R$ 197.128,42Depreciação (prédio) -50 anos R$ 1.984,51Depreciação (máquinas) - 8 anos R$ 13.230,08Custos administrativos R$ 178.500,00TOTAL R$ 390.843,01
Os impostos considerados foram o ICSM (imposto estadual sobre operações
relativas à Circulação de Mercadorias e sobre Prestações de Serviços) com o valor atual
de 17% de acordo com o decreto n°6284, de 14/03/97, Diário Oficial do Estado de 15 e
16/03/97 e o IR (Imposto de renda) com a taxa anual de 15% sobre o lucro líquido da
empresa.
Considerou-se 10% do valor investido nos equipamentos e 3% do valor
investido nos prédios geram o investimento que deve ser realizado para a depreciação
destes itens.
Nos custos administrativos estão incluídos pagamentos de funcionários
incluindo encargos sociais, laboratórios, segurança, manutenção de prédios, material de
limpeza e conservação.
Na tabela 4 é mostrado os custos variados, eles estão relacionados com a
produção e a venda. Esses custos apresentam particularidades em razão do tipo de
atividade que a empresa exerce. Na indústria de laticínio, incluíram-se, nesses custos, as
matérias-primas, utilidades, embalagens e mão-de-obra direta - salários e encargos
sociais dos recursos humanos ligados diretamente à produção.
11.4. Custo variado
Tabela 5 Custos variados para produção do leite
CUSTOS VARIADOS P/ PRODUÇÃO DO LEITEMão de obra direta R$ 259.200,00Embalagens R$ 3.105,50Embalagens (leite condensado) R$ 2.757,60Matéria prima R$ 562.708,33Utilidades R$ 8.779,20Utilidades (leite condensado) R$ 135.169,02TOTAL R$ 1.230.919,65
A estimativa do custo de mão de obra direta foi obtida com base na média
salarial dos funcionários de supervisão e produção de R$ 2430,60. Operando a fábrica
com o total de 8 funcionários e levando-se em considerando os custos com o pagamento
de férias e 13°, o custo anual de mão de obra é de R$ 259.200,00.
A matéria prima custa ao laticínio R$ 0,50 o litro. Anualmente, será gasto R$
562.708,33 com matéria prima para se processar 18 mil litros de leite ao dia para a
produção de leite B e leite condensado.
Para o processo de resfriamento do leite e sua pasteurização será necessário o
gasto anual de R$ 8.779,20, no entanto para a produção do leite condensado o gasto de
energia chega a R$ 135.169,02 devido à necessidade da utilização de evaporadores.
A tabela 5 mostra o lucro obtido anualmente com as vendas de leite e
respectivamente seu ponto de equilíbrio na tabela 6.
Tabela 6 Lucro anual sobre a venda de leite B
Lucro bruto R$ 364.634,79Lucro tributário R$ 349.420,20Lucro líquido leite R$ 258.261,50
O lucro bruto foi obtido pela subtração das vendas totais com os custos totais. O
valor de R$ 364.634,79 positivo no caixa indica uma possível rentabilidade no projeto.
O lucro tributário leva em consideração a depreciação e finalmente para se obter o lucro
líquido levou-se em consideração o imposto de renda de 25%, restando R$ 258.261,50
no caixa.
A tabela 6 é mesma tabela 5, porém os lucros estão calculados com relação às
vendas do leite condensado.
Tabela 7 Lucro anual sobre a venda de leite condensado
Lucro bruto R$ 140.886,93Lucro tributário R$ 125.672,34Lucro líquido leite R$ 90.450,61
O lucro líquido total é obtido pela soma do lucro líquido gerado pela venda de
leite B e leite condensado, totalizando 348.712,11 reais por ano.
A tabela 7 informa os valores de custo do valor do leite B para a indústria e o
quanto deve ser vendido para gerar um ponto de equilíbrio de 52%.
Tabela 8 Ponto de equilíbrio do leite B
Produzindo 836.458,33 litros de leite B tem-se o custo do litro de leite para o
laticínio de R$ 1,00. Para se atingir este ponto de equilíbrio o leite deve ser vendido a
1,90. Reduzindo os custos e comprando as embalagens mais baratas o preço pode se
tornar mais competitivo e retorno de investimento ocorreria mais rapidamente.
A tabela 8 informa os valores de custo do valor do leite B para a indústria e o
quanto deve ser vendido para gerar um ponto de equilíbrio de 74%.
Tabela 9 Ponto de equilíbrio do leite condensadoPonto de equilíbrio 0,73504045Capacidade de produção (L/ano) 325.914,58
CVU R$ 1,21849909CFT R$ 390.843,01PVU R$ 2,85N 239.560,40051
Lucro líquido total R$ 348.712,11
Ponto de equilíbrio 0,5173Capacidade de produção (L/ano) 836.458,33
CVU R$ 1,00CFT R$ 390.843,01PVU R$ 1,90N (L/ano) 432.737,92
Produzindo 325.914,58 litros de leite B tem-se o custo do litro de leite para o
laticínio de R$ 1,22. Para se atingir este ponto de equilíbrio razoável o leite condensado
deve ser vendido a 2,85, no entanto oscilações fortes no mercado podem causar grandes
prejuízos, já que o ponto de equilíbrio esta acima de 70%. Para combater essas
oscilações deve cortar gastos e/ou comprar embalagens ou matéria prima mais baratas,
aumentar a capacidade de produção ou rever o projeto.
12. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O projeto de produção de leite tipo B e leite condensado a ser implantado na
cidade de Açailândia-MA, investirá quase meio milhão de reais para produzir 5500
litros de leite tipo B e 3500 litros de leite condensado, com expectativa de tempo de
retorno dentro no oitavo ano de operação.
O custo unitário do leite tipo B de R$ 1,00 (um real) com margem de lucro de
90%, encontra-se dentro da média dos custos do mercado, oferece um bom ponto de
equilíbrio (0,51) para indústria de alimentos, mas oferece uma curta faixa de lucro na
venda ao consumidor final. Fato que torna a logística importante fator de
competitividade.
Para produção do leite condensado, com custo de R$ 1,22 (um real e vinte e dois
centavos), para se atingir um ponto de equilíbrio razoável, é necessário um aumento
percentual maior do que a do leite (229%), com isso é conseguido um ponto de
equilíbrio de 0,75, ponto de equilíbrio razoável para indústria industrial de alimento, e
apesar do seu ponto de equilíbrio ser mais alto, as vantagem do produto como tempo de
prateleira e o valor agregado, demonstram se este o produto prioritário na produção.