Al seleccionar una solución de suministro de oxígeno industrial, las empresas a menudo se enfrentan a una pregunta práctica: ¿es más económico instalar una-unidad criogénica de separación de aire (ASU) en el sitio o simplemente comprar oxígeno líquido (LOX) y almacenarlo en un tanque? No existe una respuesta universal, ya que la escala de consumo de oxígeno, los patrones de uso y las tarifas de electricidad varían significativamente de una instalación a otra. En la práctica, muchas personas malinterpretan la estructura de costos de estas dos rutas técnicas-ya sea sobreestimando el retorno de la inversión de una ASU o subestimando los costos-a largo plazo del suministro de oxígeno líquido.
La lógica técnica detrás de los dos métodos de suministro de oxígeno
La separación criogénica de aire utiliza esencialmente aire como materia prima. Mediante compresión, purificación, intercambio de calor y destilación, el oxígeno se separa del aire. Este enfoque requiere una gran inversión de capital inicial, pero los gastos posteriores se limitan a la electricidad y el mantenimiento.-El oxígeno se "produce" efectivamente en el sitio.
El suministro de tanques de oxígeno líquido es mucho más sencillo. El equipo consta de un tanque de almacenamiento criogénico y un vaporizador. El oxígeno se compra en forma líquida y un camión cisterna rellena el tanque de almacenamiento de forma programada.
En esencia, una ruta tiene muchos activos-, mientras que la otra tiene muchas operaciones-. Activos-pesados significa hacer una gran inversión inicial y recuperarla con el tiempo. Operación-pesada significa pagar continuamente-cada tonelada de oxígeno utilizada genera un costo directo. Comprender esta diferencia fundamental es esencial antes de comparar costos.
Cómo calcular correctamente los costos totales
Para determinar qué opción ahorra más dinero, se requiere una visión-a largo plazo. En lugar de basarse en fórmulas rígidas, el siguiente análisis se centra en varios generadores de costos del mundo real-.
Costo de inversión en equipos
Una ASU criogénica completa puede costar entre varios cientos de miles y decenas de millones de dólares estadounidenses, dependiendo de la capacidad de producción de oxígeno. Por el contrario, un sistema de tanque de oxígeno líquido-que incluye un tanque de almacenamiento (de decenas a cientos de metros cúbicos), un vaporizador y componentes de regulación de presión-normalmente cuesta entre varias decenas de miles y doscientos mil dólares. En términos de inversión inicial, el tanque de oxígeno líquido gana claramente.
Costo de electricidad para la operación
Este es el factor de costo más sensible para las ASU. Los compresores, expansores y propulsores de una ASU consumen mucha energía-. El consumo de electricidad por metro cúbico de oxígeno gaseoso varía mucho según las tarifas eléctricas locales. Para una demanda de oxígeno intermitente o altamente fluctuante, una ASU puede funcionar con carga baja durante períodos prolongados, lo que aumenta significativamente el consumo de energía de la unidad. Un sistema de tanque de oxígeno líquido casi no consume electricidad-sólo una pequeña cantidad para la vaporización y la regulación de la presión, lo cual es insignificante.
Costo de compra de oxígeno líquido
Los precios de LOX fluctúan con el mercado y están fuertemente influenciados por la distancia del transporte. Para los usuarios ubicados lejos de las instalaciones de producción de LOX, los costos de transporte se vuelven cada vez más significativos. Además, LOX tiene una tasa de evaporación natural-no importa qué tan bien aislado esté el tanque, un pequeño porcentaje del oxígeno líquido se evapora diariamente. Esta pérdida es un costo real y continuo.
Mano de obra y mantenimiento
Una ASU criogénica requiere operadores capacitados y familiarizados con el proceso. No es un trabajo para personal de mantenimiento general. El funcionamiento de la columna de destilación, los ciclos de regeneración de tamices moleculares y el mantenimiento del expansor exigen experiencia técnica. Un sistema de tanque de oxígeno líquido tiene requisitos de gestión mucho menores-simplemente controle el nivel del líquido periódicamente y programe los recargas del tanque. Los costos de mantenimiento también son más bajos para los sistemas de tanques, ya que las ASU tienen más equipos rotativos y una mayor frecuencia y costos de reparación.
La escala de consumo de oxígeno determina la rentabilidad-efectividad
Según datos operativos reales, existe un umbral aproximado. Cuando el consumo promedio diario de oxígeno está por debajo de cierto nivel, un sistema de tanque de oxígeno líquido ofrece costos totales más bajos. Esto se debe a que la inversión fija y el consumo de energía básico de una ASU hacen que el costo por metro-cúbico-sea demasiado alto cuando el uso es bajo.
Por el contrario, una vez que el consumo de oxígeno excede cierta escala, la ventaja de costo marginal de una ASU se vuelve evidente. El costo unitario del oxígeno de producción propia- cae gradualmente por debajo del del oxígeno líquido comprado.
Este umbral no es fijo. Depende de los precios de la electricidad, los precios locales de LOX y los períodos de depreciación de los equipos. En regiones con tarifas eléctricas bajas y precios altos de LOX, el umbral se desplaza hacia la izquierda-lo que significa que una escala de uso más pequeña justifica una ASU. Cuando la electricidad es cara y la LOX es barata y fácilmente disponible, el umbral se desplaza hacia la derecha.
Trampas de costos pasadas por alto
Muchas empresas comparan únicamente los costos de electricidad y los precios unitarios de LOX, omitiendo tres factores críticos.
1. Fluctuación de la demanda de oxígeno
Algunas instalaciones consumen poco oxígeno la mayor parte del tiempo, pero requieren un gran volumen durante pasos de producción específicos. Una ASU lucha con este patrón-ya sea requiriendo tanques de compensación y sistemas de compensación adicionales o haciendo funcionar la unidad con baja eficiencia. Naturalmente, un sistema de tanque de oxígeno líquido es adecuado para tales condiciones, ya que el propio tanque de almacenamiento actúa como un gran amortiguador.
2. Requisitos de continuidad
Si una ASU criogénica se apaga, reiniciarla y alcanzar la pureza del oxígeno suele tardar varias horas-a veces más de diez horas. Para procesos que no pueden tolerar una interrupción del suministro de oxígeno, la ASU necesita una solución de respaldo, lo que aumenta los costos. Un sistema de tanque de oxígeno líquido suministra oxígeno inmediatamente-simplemente abra la válvula-siempre que se mantenga el nivel del tanque.
3. Sitio y servicios públicos
Las ASU criogénicas requieren una superficie de terreno importante y tienen requisitos estrictos para cimientos, protección contra incendios y sistemas eléctricos. Algunas plantas existentes simplemente no pueden acomodar una ASU sin costosas obras civiles. Los sistemas de tanques de oxígeno líquido ocupan poco espacio, tienen opciones de diseño flexibles y requisitos de sitio mucho más bajos.
Pasos recomendados para la toma de decisiones-
Paso 1: recopile datos reales sobre el uso de oxígeno.
No confíe en el diseño ni en valores teóricos. Mire los registros reales de los últimos seis a doce meses, incluido el consumo diario promedio, la demanda máxima y mínima y la distribución horaria del uso.
Paso 2: Verifique las tarifas de electricidad locales y los precios de LOX entregados.
Estas dos cifras determinan dónde se encuentra el punto de equilibrio económico.
Paso 3: Ejecute un cálculo del costo total de diez-años.
Incluya la inversión en equipos, los costos de instalación, los gastos anuales de electricidad, los costos anuales de compra de LOX, la mano de obra, el mantenimiento y el valor residual del equipo. No mire sólo los primeros tres años-los equipos industriales suelen tener una vida útil de diez años o más.
Paso 4: Considere las tendencias de la demanda de oxígeno durante los próximos tres a cinco años.
Si su planta se está expandiendo y la demanda de oxígeno puede duplicarse, instalar una ASU un poco más grande ahora puede ser más rentable-que usar tanques LOX ahora y cambiar a una ASU en un par de años.
