Artículo original

Procedimento para minimizar custos e prazo de investimento em uma refinaria de petróleo

Procedimiento para minimizar los costos y el plazo de inversión en una refinería de petróleo

0000-0002-3428-7869Lester Alemán Hurtado^{1  *}  , 0000-0001-5684-8279David Muto Lubota²  , 0000-0001-5741-8959Erenio González Suárez³  , 0000-0002-6661-4887Claudia Beatriz Hernández Rodríguez³ 

¹ Empresa de Petroleo Villa Clara. Cuba.

² Universidad 11 de Noviembre. Angola.

³ Universidad de las Villas. Cuba.

RESUMO

No presente trabalho, foi aplicada uma metodologia por meio de procedimentos heurísticos para minimizar custos e prazos de investimento em uma refinaria de petróleo, devido à necessidade de reparo que se faz necessário no menor tempo possível, aspecto que não foi suficientemente tratado, no cenário cubano. indústria petrolífera e que leva à elaboração da metodologia desenvolvida neste trabalho onde os aspectos relacionados ao diagnóstico tecnológico dos equipamentos, vigilância e avaliação tecnológica para aquisição de novas tecnologias neste caso a torre de destilação atmosférica T-101, fornos F-101, F-102 e as bombas, além disso, analisa-se o comportamento da confiabilidade dentro do investimento como um dos aspectos mais significativos para a disponibilidade da usina e o impacto econômico do investimento que é fator transcendental para o desenvolvimento da empresa durante e após o investimento, o que nos dá uma medida da rentabilidade lidade das plantas. O cálculo do coeficiente de variação permitiu ordenar o processo de investimento de investimentos de menor risco de coeficiente de variação de 0,08 a 0,13.

Palavras-Chave: Investimento; confiabilidade e coeficiente de variação

RESUMEN

En el presente trabajo se aplicó una metodología a través de procedimientos heurísticos para minimizar costos y plazos de inversión en un refinería de petróleo, debido a la necesidad de reparación que se necesita en el menor tiempo posible, aspecto que no ha sido suficientemente tratado, en la industria del petróleo cubana y que conduce a la elaboración de la metodología desarrollada en este trabajo donde se conjugan los aspectos relacionados con el diagnostico tecnológico de los equipos, la vigilancia y valoración tecnológica para la adquisición de las nuevas tecnologías en este caso la torre de destilación atmosférica T-101, hornos F-101, F-102, y las bombas, además se analiza el comportamiento de la fiabilidad dentro de la inversión como uno de los aspectos más significativos para la disponibilidad de la planta y el impacto económico de la inversión que es un factor trascendental para el desarrollo de la empresa durante y luego de la inversión, el cual nos da una medida de la rentabilidad de las plantas. El cálculo del coeficiente de Variación permitió ordenar el proceso inversionista a partir de inversiones de menor riesgo de coeficiente de variación desde 0.08 hasta 0.13.

Palabras-clave: Inversión; fiabilidad y coeficiente de variación

Introdução

O processo de produção da Refinaria de Petróleo é realizado em três plantas principais:

1. Unidade de Destilação Atmosférica

2. Unidade de Destilação a Vácuo

3. Fábrica de Óleos Básicos.

Para a operação de uma refinaria de petróleo é necessária a máxima segurança e eficiência das instalações tecnológicas e auxiliares deste tipo de indústria. Actualmente, o estado de obsolescência dos diferentes equipamentos tecnológicos das unidades de produção, bem como as áreas de Movimentação e Armazenagem de Produtos e Instalações Auxiliares, dão origem a paradas não programadas de plantas, paradas contínuas, que interrompem a continuidade do processo tecnológico e não permitem o adequado controle operacional do mesmo.

A engenharia química enfrenta o desafio de estudar como desenvolver cada tecnologia produtiva com base na obtenção de maior eficiência económica, para o que é necessário analisar entre diferentes alternativas qual é o caminho mais viável do ponto de vista de ponto de vista técnico-económico, para o qual várias alternativas devem ser formuladas e os problemas de incerteza na estratégia de engenharia de processos para seu investimento (^{Gonzalez, 2005}) devem ser levantados, no que é referência obrigatória a proposta de ^{Rudd (1962}).

Na análise de diferentes alternativas, a análise económica é sempre exigida com a análise técnica, na qual o uso das capacidades produtivas está presente e, claro, não apenas em condições ideais, mas sobretudo em suas próprias condições de operação a que a usina será submetida. Portanto, desde a fase de projecto, devem ser consideradas as premissas de instalação da operação (^{García Ruiz e Edgardo Romero, 2009}).

Os estudos para aumentar a eficiência energética e operacional da indústria do petróleo têm sido direccionados a diversos aspectos, dentre os quais se destacam os processos de integração com restrições tecnológicas e económicas (^{Ulyev et al, 2018}), a análise e projecto da rede de trocadores (^{Bonachea et al, 2021}) e avaliações de possíveis incidentes perigosos em suas instalações foram realizadas (^{Reid et al, 2013}), que levaram a prestar mais atenção ao efeito da segurança na eficiência produtiva da operação das instalações industriais, porque o tempo disponível o tempo de operação é o resultado do tempo de operação real e é afectado pelos padrões de turno, tempo de inactividade para manutenção e tempo de inactividade estimado para manutenção não planejada (^{Goel et al, 2002}), por isso tem sido de interesse investigar também o efeito dos princípios inerentes à segurança na confiabilidade dos processos tecnológicos com vistas ao seu design (^{Nilesh et al, 2018}).

Neste trabalho, será traçada uma estratégia para minimizar os custos de investimento para recuperar a disponibilidade operacional na Refinaria de Petróleo "Sergio Soto" de Cabaiguán, com uma melhor eficiência de investimento.

Materiais e métodos

Para a execução deste estudo, considerou-se que o mundo económico actual quase sempre se move no campo da incerteza, portanto, embora a redundância de equipamentos que permitem um Lucro Óptimo (^{Alemán et al, 2021}) podem ser utilizadas certas medidas estatísticas de irrigação de um projecto, que fornecem um valor específico indicativo da variabilidade do projecto e consequentemente do risco. Enquanto maior essa variabilidade, menos confiança se deve ter sobre os resultados relacionados a um projecto. Concluiu-se que em situações aparentemente com incerteza máxima, o melhor critério de decisão será o da expectativa matemática, calculada usando probabilidades subjectivas (^{Lauchy et al, 2003}).

O tomador de decisão escolherá a linha de ação que fornece a máxima expectativa matemática de benefício. No entanto, o empresário não deve se contentar apenas com o conhecimento da expectativa matemática do valor do capital para a adopção da decisão de investimento. Dois investimentos com o mesmo valor de capital podem não ser diferentes para o investidor, justamente pelo diferente grau de risco. O risco de um projecto é definido pela variabilidade de seus fluxos de caixa e geralmente é diferente tomar como medida a variação do valor do capital.

O investidor tem que se mover entre duas forças em direcções opostas: tentar maximizar a expectativa matemática de lucro e ao mesmo tempo tentar minimizar a variação ou risco do investimento, pois geralmente os investimentos mais rentáveis ​​são os mais arriscados ou viciosos e Vice-versa. O comportamento racional do investidor consistirá em escolher entre os investimentos que requerem o mesmo capital aquele que tiver menor variância; ou o que é equivalente, escolha entre os investimentos que possuem a mesma variância na aquela que possui maior valor médio de capital.

O valor de um investimento calculado com base nos fluxos de caixa médios deve ser acompanhado da variância. O valor deste parâmetro alertará o investidor sobre o risco implícito na decisão de investimento e, entre os investimentos com o mesmo valor de capital, serão preferidos aqueles com maior variância.

Na análise económica, as estimativas do futuro são usadas para ajudar a tomar decisões. Essas estimativas podem estar incorrectas e, consequentemente, erros nas análises económicas estão presentes em algum grau. Existem maneiras de estimar esses erros. O efeito de A variação da estimativa utilizada, nas análises económicas, pode ser determinada através da realização de análises de sensibilidade, são estudos para ver como a decisão económica será alterada caso determinados factores variem. Como se sabe, entre os indicadores mais recomendados para a realização dos mesmos estão o VPL, a TIR e o PRD.

A expectativa matemática (ou média teórica) de uma soma de variáveis ​​aleatórias, sejam elas independentes ou dependentes, é sempre igual à soma das expectativas matemáticas de cada uma dessas variáveis (1, 2, 3) aplicadas ao valor do capital é descrito como:

(1)

(2)

(3)

Onde:

Ao ^r:	valor possível que o desembolso inicial pode tomar (r = 1,2,...h)
Po ^r:	probabilidade de ocorrência de Ao ^r
Qt ^r:	valor possível que o fluxo de caixa pode tomar no tempo t (r = 1,2,...h; t =1,2,...n)
Pt ^r:	probabilidade de ocorrência de Qt ^r

Quando o desembolso inicial, ou qualquer um dos fluxos de caixa, é uma magnitude perfeitamente conhecida e não uma variável aleatória, já se sabe que sua expectativa matemática é idêntica ao seu valor e sua variância é zero. Na verdade, só faz sentido, falar sobre esperança matemática e variância de uma variável aleatória. No entanto, ao determinar esses parâmetros, pode acontecer que nem todas as parcelas sejam variáveis ​​estocásticas e algumas possam ser conhecidas exactamente enquanto outras só podem ser conhecidas em termos de probabilidade.

Nos casos em que a expectativa matemática coincide, é muito importante conhecer a dispersão ou variabilidade, que é maior quanto mais distantes os valores possíveis estiverem do valor esperado e maiores as probabilidades desses valores que estão longe da média. Embora existam vários parâmetros pelos quais a dispersão é medida, os mais utilizados são a variância e o desvio padrão.

A variância de uma variável aleatória é igual à média aritmética ponderada dos desvios quadrados da referida variável em relação ao seu valor médio. Para um período de tempo t, a variância do fluxo de caixa correspondente será dada por:

(4)

Onde:

Qt ^r:	possibilidade de fluxo de caixa no período t
Pt ^r:	probabilidade de ocorrência de Qt ^r
E(Qt ^r(:	esperança matemática de Qt ^r

A variância de uma soma de variáveis ​​aleatórias é igual à soma das variâncias quando tais variáveis ​​são independentes; caso as variáveis ​​sejam dependentes, os momentos mistos devem ser considerados. No cálculo da variação do valor do capital, Três casos são distinguidos: a) os diferentes fluxos de caixa são independentes, b) os fluxos de caixa são perfeitamente correlacionados, c) uma situação intermediária entre as duas anteriores. O desvio típico ou padrão é igual à raiz quadrada da variância.

(5)

É preciso ter cuidado ao utilizar o desvio padrão, pois ele é apenas um indicador absoluto de dispersão e não considera a dispersão de valores em relação a um valor esperado. Em comparações de projectos com diferentes valores esperados, o uso do desvio padrão pode ser facilmente melhorado convertendo-o em um coeficiente de variação.

Existe um parâmetro, chamado coeficiente de variação (CV), que combina o risco e a expectativa matemática:

(6)

Representa a percentagem do desvio padrão em relação ao valor esperado da variável. Quanto maior o coeficiente de variação, mais arriscado é o projecto. A real utilidade desse coeficiente está na comparação de projectos que possuem valores esperados diferentes.

O valor esperado pode ser interpretado como um resultado médio, a longo prazo, se o projecto for repetido muitas vezes.

Determinação dos fluxos de caixa:

Para esta análise, foram considerados os seguintes pressupostos:

1. São considerados os fluxos de caixa finais e constantes.

2. Ao final do primeiro ano, os investimentos iniciais do projecto já foram realizados.

3. No segundo e terceiro ano do projecto serão recebidos apenas 50 e 80% da receita total, respectivamente, até que a produção seja normalizada no quarto ano.

4. Os empréstimos monetários serão reembolsados ​​com juros de 10%.

5. Ficou acordado que o reembolso do empréstimo seria no prazo de dois anos.

6. Procedemos ao cálculo dos indicadores VPL, TIR e PR.

Se o custo de investimento é considerado uma variável conhecida e os fluxos de caixa são considerados uma variável aleatória conhecida em termos de probabilidade, pode haver três tipos de fluxos de caixa: pessimista, provável e optimista. Tendo em conta o exposto, são aplicados os métodos de análise de risco para cada alternativa.

De acordo com o exposto, a expectativa matemática foi determinada para cada um dos investimentos possíveis.

1. Valor Presente Líquido (VPL)

O Valor Líquido Actualizado ou Valor Presente Líquido (VPL) (^{Peters e Tinmerhauss, 1981}) de um projecto mede em dinheiro corrente o grau de maior riqueza que o investidor terá no futuro se empreender o projecto. É definido como o valor actualizado do fluxo de caixa lucro líquido obtido durante a vida útil económica do projecto a partir da apuração por ano das entradas e saídas de moeda estrangeira em caixa, uma vez que a primeira despesa de investimento é implicada durante o processo de investimento até o final dos anos de operação ou funcionamento a partir do investimento.

É aconselhável calcular o VPL para diferentes taxas de desconto, considerando a conveniência de introduzir outros factores de risco adicionais, como inflação e desvalorização da moeda.

Se o capital investido for emprestado, a taxa de desconto deve ser superior à taxa de juros do empréstimo. O valor no momento presente (ano zero) do fluxo de lucro líquido obtido para os anos de vida do projecto é calculado a partir de:

(7)

Onde:

CF:	é o fluxo de caixa líquido de um projecto, ou lucro líquido, positivo ou negativo, obtido nos anos 0,1, 2, 3, ..., n. a: é o factor de actualização nos anos 1,2, 3, ..., n, correspondente à taxa de actualização utilizada.

Começa do ano zero porque são considerados desde as primeiras despesas de investimento, ou seja, a análise é realizada a partir do período de construção. Vale ressaltar que a taxa de desconto pode mudar de ano para ano. O período de actualização deve ser igual à duração do projecto e deve ser actualizado para o ano actual.

Como cobrem todo o período de vida útil, para calcular o VPL do projecto, determinados componentes do custo de investimento que mantêm seu valor ao final do projecto, como terrenos, capital de obra ou exploração e o valor remanescente dos equipamentos e edifícios, para os quais esses valores devem ser considerados como rendimento no último ano do período de vida útil.

1. Período de recuperação de capital (PR)

Este indicador mede o número de anos que decorrerão desde o início do investimento, para recuperar o capital investido no projecto através do seu lucro líquido, considerando também as depreciações e despesas financeiras. Em outras palavras, diz-se que é o período entre o início da exploração até a obtenção do primeiro saldo positivo ou período de tempo de recuperação de um investimento. Uma forma simples de cálculo é feita a partir da seguinte fórmula.

(8)

Onde:

tn:	é o número de anos com saldo acumulado negativo desde a primeira despesa anual de investimento (incluindo construção).
SA1:	é o valor absoluto do último saldo acumulado negativo.
SA2:	é o valor absoluto do primeiro saldo acumulado positivo.
m:	é o período de tempo de construção e montagem.

O período de recuperação não considera a fase de construção, pelo que é deduzido o tempo entre o início da construção e o momento da sua entrada em funcionamento. Tampouco considera para seu cálculo o fluxo de custo e benefício durante a vida produtiva do projecto após o reembolso do custo de investimento original. Não é aconselhável utilizá-lo como critério de decisão básico ou fundamental para a selecção de projectos. Por isso, é utilizado apenas como complemento à análise da rentabilidade do investimento e de indicadores básicos como o VPL e a TIR.

É especialmente útil em condições de alto risco, em que a rápida recuperação do capital é particularmente importante e, portanto, é interessante saber quanto tempo leva para recuperar o que é investido.

1. Taxa interna de retorno ou rendimento (TIR)

A taxa interna de retorno ou rendimento (TIR) ​​representa a lucratividade geral do projecto e é a taxa de desconto ou desconto na qual o valor presente do fluxo de caixa das receitas é igual ao valor presente do fluxo de caixa das despesas. Em outros termos, diz-se que a TIR corresponde à taxa de juros que torna zero o VPL de um projecto, anulando sua rentabilidade.

Dessa forma, é possível saber até que nível a taxa de desconto pode crescer e o projecto ainda é rentável financeiramente.

O procedimento para calcular a TIR é semelhante ao utilizado para calcular o VPL, estimando diferentes taxas de actualização que aproximam o VPL o mais próximo possível de zero a partir de um processo iterativo, até que o VPL seja negativo. A TIR será encontrado entre essas duas taxas e quanto mais próxima a aproximação de zero, maior a precisão obtida, e a diferença entre as taxas deve estar dentro de um intervalo não superior a ± 2% para que uma boa aproximação seja alcançada. A fórmula para encontrar a TIR será:

(9)

Onde:

i1:	é a taxa de actualização em que o VPL é positivo e i2 em que é negativo. O VPL p e o VPL n são os resultados correspondentes ao VPL positivo à taxa i1 e ao VPL negativo à taxa i2.

O VPL n é adicionado com um sinal positivo.

Para que a TIR calculada seja a mais precisa possível, os valores de VPL p e VPL n devem ser o mais próximo possível de zero. Este indicador é calculado quando o fluxo de liquidez apresenta saldos positivos e negativos.

Os critérios de selecção corresponderão àqueles projectos que tenham uma TIR maior e esta deve ser sempre maior ou igual à taxa de actualização que garante um retorno mínimo de capital para o investimento proposto.

Em outras palavras, o projecto proposto pode ser aceito se a TIR for maior ou igual ao custo externo de capital determinado nos mercados financeiros. Caso contrário, não é propício para executá-lo. É aconselhável insistir que o custo de capital relevante é a taxa de juros, que teriam de ser pagos sobre um empréstimo solicitado para a realização do projecto, ou a rentabilidade da melhor alternativa de investimento, caso seja utilizado capital próprio. Cálculo do risco para os indicadores económicos VAN, TIR, PRD.

O erro padrão é calculado para os três indicadores, o que nos dará uma medida da ordem em que devemos estabelecer o cronograma de investimentos. A equação de erro padrão é usada para calcular as percentagens de risco onde a percentagem mais baixa é tomada porque tem uma margem de erro menor (10, 11, 12).

(10)

(11)

(12)

Resultados e discussão Considerando a experiência acumulada do uso do planeamento experimental para a determinação dos indicadores económicos de um investimento (^{Alemán et al; 2021b}), Foi utilizado um projecto de ^{Plackett-Bürman (1946}) que não requer replicação de experimentos para estudar o efeito nos indicadores de redundância ou não dos equipamentos com maior probabilidade de falha e assim considerar um universo de possibilidades.

Tabela 1 - Resultados dos indicadores económicos e da variância. 

Número de equipas	X1	X2	X3	X4	X5	X6	X7	Disponi bilidade	VPL (milhares de pesos)	TIR %	PRD (anos)	Variância
1	+	+	+	-	+	-	-	0,70	1720,965	49%	2,5	17636018,98
2	+	+	-	+	-	-	+	0,68	1758,863	49%	2,5	17636018,99
3	+	-	+	-	-	+	+	0,67	1777,812	49%	2,5	17636018,99
4	-	+	-	-	+	+	+	0,69	1739,914	49%	2,5	17636018,98
5	+	-	-	+	+	+	-	0,70	1720,965	48%	2,5	17636018,98
6	-	-	+	+	+	-	+	0,71	1702,016	48%	2,5	17636018,97
7	-	+	+	+	-	+	-	0,69	1739,914	49%	2,5	17636018,98
8	-	-	-	-	-	-	-	0,58	1948,353	53%	2,5	17636019,04

A Tabela 1 lista as diferentes disponibilidades e variâncias calculadas a partir da matriz experimental, com os valores de VPL, TIR e PRD obtidos pelo método de (^{Peters e Tinmerhauss, 1981}).

Elaboração do Cronograma de Investimento Lista de bombas a ter em conta para a ordem da sua instalação no processo: 1- bomba P-203, 2- bomba de vácuo inferior, 3- bomba de refluxo superior T-101, 4- bomba de injecção, 5- bomba de refluxo superior T-201, 6- bomba de stripper 201, 7- tanque de asfalto Tabela 2.

Tabela 2 - Sequência do coeficiente de variação (CV) para cada um dos indicadores económicos. 

Sequência de equipa	VPL (CV)	TIR (CV)	PRD (CV)
1	0,08	0,96	0,772
2	0,09	0,97	0,772
3	0,10	0,98	0,772
4	0,10	0,98	0,772
5	0,15	0,98	0,772
6	0,116	0,98	0,772
7	0,13	0,98	0,772

Para realizar o cronograma de investimentos, optou-se por trabalhar com o valor presente líquido (VPL), descartando desta vez o período de recuperação descontado (PRD) e a taxa interna de retorno (TIR), pois ao calcular o coeficiente de variação não há uma diferença entre os resultados dessa sequência de equipamentos, ou seja, permanecem constantes, portanto contaremos com os efeitos do VPL para a organização do cronograma de investimentos, sendo Tabela 3:

Tabela 3 - Cronograma do investidor 

Apesar dos resultados positivos anteriores, considera-se recomendável, com base na experiência reflectida na literatura nacional e internacional e na própria experiência, prevê-se aprofundar a aplicação da Programação Linear na tomada de decisão conforme recomendado (^{Fleites et al, 2020}), em acções em que a Programação Não Linear com misto com inteiros (^{Yixin et al, 2018}) também pode ser utilizada com uma projecção de consideração integrada da incerteza desde os estágios iniciais do projecto de um processo químico instalação industrial (^{Ahmad et al, 2021}), permitindo uma avaliação de investimentos de longo prazo em uma indústria petroquímica: considerações de custo e segurança (^{Boaventura et al, 2022})

Conclusões

• Com a aquisição e instalação dos equipamentos torre T-101, fornos F-101 e F-102 e as bombas P-105 A, P-109 A, P-109 C, obter-se-á maior disponibilidade no processo produtivo da refinaria e com ela um aumento da produção que contribuirá positivamente para a economia.

• A determinação da confiabilidade do sistema com as redundâncias que consideraram pertinentes, sendo esta de 0,080 e a disponibilidade que a usina apresentará após o reparo, que será de 0,79, o que mostra que comparado aos valores atuais, esse investimento será trazer uma melhoria para a rentabilidade da planta.

• Ao calcular os indicadores económicos, estes renderam os seguintes valores: o Valor Presente Líquido (VPL) foi de $ 3.015.342,48, a Taxa Interna de Retorno (TIR) ​​de 48% e o Período de Recuperação Descontado (PRD) é de dois anos, esses valores ​mostrar que o investimento será viável para a refinaria.

• O cálculo do erro padrão de cada indicador de viabilidade dinâmica rendeu valores de TIR que estão entre 0,96 e 0,98%, de PRD constante igual a 2,5 anos, que são relativamente constantes, excepto pelo valor de VPL que tiveram maior diferenciação e é mais variável realizar o cronograma de investimentos para as bombas. 5- Uma projeção adequada do trabalho de investimento deve ser baseada em métodos matemáticos de avaliação multiobjetivo que inclua incerteza.

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Recebido: 14 de Maio de 2022; Aceito: 24 de Junho de 2022

^*Autor para correspondencia. E-mail: [e-mail]

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Los autores participaron en el diseño y redacción del trabajo, y análisis de los documentos.