Análise Tecno-Econômica (TEA)¶
Neste tutorial você realizará uma TEA em um processo simulado usando a GUI Clássica do DWSIM. A TEA combina resultados da simulação (capacidade, uso de energia, lista de equipamentos) com dados econômicos (custos de capital, preços de utilidades, preços de produtos) para avaliar a viabilidade do projeto.
O que você vai aprender
- Como habilitar a TEA em um flowsheet existente
- Como inserir custos de equipamentos, preços de utilidades e preços de produtos
- Como calcular CAPEX, OPEX, VPL, TIR e período de payback
Pré-requisitos
- Pelo menos um tutorial concluído da Trilha Avançada
- DWSIM Plus / Patreon Edition (o módulo TEA faz parte do Plus)
Funcionalidade Plus
O módulo TEA requer DWSIM Plus / Patreon Edition. Sem ativação, os itens de menu da TEA ficam ocultos ou desabilitados.
Visão Geral¶
Fluxo típico de uma TEA:
- Construir o flowsheet do processo (use qualquer tutorial como ponto de partida)
- Estimar custos de equipamentos (DWSIM usa correlações ou cotações de fornecedores)
- Adicionar overhead de CAPEX (instalação, contingência, capital de giro)
- Estimar custos de utilidades (a partir dos fluxos de energia/material)
- Estimar receita (vazões de produto x preços)
- Calcular métricas econômicas: VPL, TIR, payback
Usamos o flowsheet de Síntese de Metanol como base.
Passo a Passo na GUI Clássica¶
1. Abrir ou construir o processo¶
Abra a simulação de síntese de metanol que você salvou anteriormente (ou construa do zero seguindo o tutorial de Síntese de Metanol). O flowsheet deve estar resolvido (todo verde).
2. Abrir a configuração da TEA¶
No menu do FlowsheetForm: Tools > Techno-Economic Analysis (ou pode aparecer em Utilities > TEA dependendo da sua versão do DWSIM Plus).
A Janela de Configuração da TEA abre. Ela tem múltiplas abas:
- General: vida útil do projeto, taxa de desconto, taxa de imposto, horas de operação/ano, moeda
- Equipment: estimativas de custo por operação unitária
- Utilities: preços de eletricidade, água de resfriamento, vapor, combustível
- Materials: preços de matérias-primas e produtos
- Results: métricas calculadas
3. Definir parâmetros gerais¶
Na aba General:
- Currency:
USD - Project lifetime:
15 anos - Discount rate:
10 % - Tax rate:
25 % - Operating hours per year:
8000
4. Definir preços de utilidades¶
Na aba Utilities, insira preços típicos (sobreponha os padrões do DWSIM se necessário):
- Electricity:
0,08 USD/kWh - Cooling Water:
0,05 USD/m³ - Steam (HP):
25 USD/tonelada - Natural Gas:
4,5 USD/MMBtu
O DWSIM vincula automaticamente a corrente de energia de cada operação unitária a uma utilidade (por exemplo, compressores → eletricidade; resfriadores → água de resfriamento).
5. Definir preços de materiais¶
Na aba Materials:
- Para a alimentação Syngas: função =
Feed, preço =100 USD/tonelada - Para o produto Crude-Methanol: função =
Product, preço =350 USD/tonelada
6. Revisar custos de equipamentos¶
A aba Equipment lista todas as operações unitárias com valores estimados de CAPEX. O DWSIM calcula esses valores a partir de correlações de dimensionamento (Guthrie, Towler, etc.). Você pode sobrepor valores individuais se tiver cotações de fornecedores.
7. Calcular e visualizar resultados¶
Clique em Compute (ou Calculate) na parte inferior da janela TEA. A aba Results é atualizada com:
- CAPEX Total (M USD)
- OPEX Anual (M USD/ano)
- Receita Anual (M USD/ano)
- VPL (Valor Presente Líquido)
- TIR (Taxa Interna de Retorno)
- Período de payback (anos)
Um gráfico de barras mostra o detalhamento de CAPEX e OPEX por categoria, e um gráfico de fluxo de caixa mostra o fluxo de caixa cumulativo ano a ano.
8. Exportar o relatório¶
Clique em Generate Report para exportar um resumo em PDF ou Markdown que você pode incluir em documentos de projeto.
Entendendo as Métricas¶
| Métrica | Significado | Regra de Decisão |
|---|---|---|
| CAPEX | Investimento inicial total | Comparar com o orçamento |
| OPEX | Custo operacional anual | Deve ser muito menor que a receita anual |
| VPL | Soma descontada dos fluxos de caixa | Projeto viável se VPL > 0 |
| TIR | Taxa de desconto para a qual VPL = 0 | Projeto viável se TIR > taxa de atratividade (10-15%) |
| Payback | Anos para recuperar o CAPEX | Quanto menor, melhor; tipicamente < vida útil do projeto |
Automatizando Este Tutorial¶
Arquivos neste repositório
- Script Python:
examples/features/tea_methanol.py
Veja examples/features/tea_methanol.py no repositório DWSIM.Tutorials.
dwsim.tea.configure, dwsim.tea.set_utility_prices, dwsim.tea.set_material_prices, dwsim.tea.compute.
O resultado pode variar
Os resultados dependem da qualidade do raciocínio do LLM e da precisão no uso de ferramentas. Sempre verifique se a simulação corresponde à sua intenção antes de confiar nos números.
Use o DWSIM (via servidor MCP) para fazer o seguinte no flowsheet
resolvido de síntese de metanol:
- Configure um estudo TEA com:
- moeda = USD
- vida útil do projeto = 15 anos
- taxa de desconto = 10%
- taxa de imposto = 25%
- horas de operação por ano = 8000
- Defina preços de utilidades:
- Electricity = 0,08 USD/kWh
- Cooling Water = 0,05 USD/m³
- Steam (HP) = 25 USD/tonelada
- Natural Gas = 4,5 USD/MMBtu
- Defina preços de materiais:
- Syngas (Feed) = 100 USD/tonelada
- Crude-Methanol (Product) = 350 USD/tonelada
- Use as correlações integradas do DWSIM para o CAPEX dos equipamentos
- Calcule a TEA
- Reporte CAPEX total, OPEX anual, receita anual, VPL, TIR e período
de payback, além do detalhamento de CAPEX por equipamento
Exercícios
- Reduza o preço do metanol para
250 USD/tonelada. O projeto ainda tem VPL > 0? - Aumente a vida útil do projeto para 20 anos. Como o VPL muda?
- Use Tools > Sensitivity Analysis para variar o preço da alimentação em ±20% e gerar o gráfico da resposta da TIR.
Leitura Complementar¶
Referências selecionadas da bibliografia técnica do DWSIM. Clique no link DOI para acessar cada artigo.
- Richard Turton, Joseph A. Shaeiwitz, Debangsu Bhattacharyya & Wallace B. Whiting. (2018). Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes. Prentice Hall
- Gavin Towler & Ray Sinnott. (2022). Chemical Engineering Design: Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design. Butterworth-Heinemann
- Max S. Peters, Klaus D. Timmerhaus & Ronald E. West. (2003). Plant Design and Economics for Chemical Engineers. McGraw-Hill
- Hans J. Lang. (1948). Simplified Approach to Preliminary Cost Estimates. Chemical Engineering
- Warren D. Seider et al.. (2017). Product and Process Design Principles: Synthesis, Analysis and Evaluation. John Wiley & Sons
- Chemical Engineering. (2024). Chemical Engineering Plant Cost Index. Chemical Engineering
Próximos Passos¶
Em Análise de Ciclo de Vida, você quantificará o impacto ambiental do mesmo processo.