Como São Estimadas As Necessidades De Mão De Obra Operacional E O Custo Total De Fabricação? Um Guia Prático Para Plantas Químicas

A mão de obra operacional e o custo total de fabricação são estimados a partir do fluxograma do processo, da quantidade de equipamentos e das despesas operacionais anuais. Primeiro, estima-se o número de operadores necessários por turno usando uma correlação empírica baseada principalmente no número de equipamentos principais que não são bombas e no número de etapas de processamento de sólidos particulados. Em seguida, converte-se o efetivo por turno em custo anual de mão de obra direta e combina-se esse valor com matérias-primas, tratamento de resíduos, utilidades e investimento em capital fixo usando uma correlação padrão de custos de fabricação.

A estimativa é um modelo econômico integrado: a complexidade dos equipamentos determina as necessidades de mão de obra, enquanto o consumo de materiais e utilidades, o gerenciamento de resíduos, a mão de obra e o investimento de capital determinam o custo total de fabricação.

Estimativa das Necessidades de Mão de Obra Operacional

Conte os principais equipamentos que não são de transporte

Comece contando os principais equipamentos de processo, representados por (N_{np}). Os itens típicos incluem:

Reatores
Colunas de destilação e separação
Permutadores de calor
Aquecedores a combustível
Compressores
Outras unidades principais de processamento

Bombas e outros equipamentos de transporte geralmente são excluídos dessa correlação empírica específica.

Considere o processamento de sólidos particulados

A correlação também inclui (P), o número de etapas de processamento que lidam com sólidos particulados:

[ N_{OL}=\left(6.29+31.7P^2+0.23N_{np}\right)^{1/2} ]

Aqui:

(N_{OL}) é o número estimado de operadores necessários por turno
(P) é o número de etapas de processamento de sólidos particulados
(N_{np}) é o número de principais equipamentos que não são bombas

O termo (31.7P^2) torna o manuseio de sólidos particularmente significativo, pois pode exigir trabalho adicional de carregamento, transferência, contenção, limpeza e movimentação de materiais.

Converta o efetivo por turno em número total de funcionários

Para uma planta em operação contínua, uma posição de operador por turno exige cobertura em vários turnos, períodos de substituição, férias e ausências. Um fator preliminar comumente utilizado é:

[ N_{\text{operators}}=4.5N_{OL} ]

Assim, se a correlação estima o número de operadores necessários em um turno, a multiplicação por aproximadamente 4,5 fornece o número total aproximado de posições de operador necessárias para a operação contínua.

Converta o efetivo em custo de mão de obra operacional direta

O custo da mão de obra operacional direta é então estimado a partir do número total de operadores e da taxa de mão de obra totalmente carregada:

[ C_{OL}=N_{\text{operators}}\times R_{OL} ]

A taxa (R_{OL}) deve ser consistente com o período de custeio e incluir o salário aplicável, benefícios, encargos trabalhistas e outras despesas de mão de obra direta.

Para cálculos anuais de custos de fabricação, tanto (C_{OL}) quanto os demais termos de custo devem ser expressos na mesma base anual.

Estimativa dos Insumos de Custo

Determine os custos das matérias-primas

O custo das matérias-primas é obtido a partir do balanço de materiais do processo:

[ C_{RM}=\sum_i \dot{m}_i,p_i,t ]

em que a vazão de cada material é multiplicada por seu preço unitário e pelo tempo de operação durante o período escolhido.

A tabela de correntes deve fornecer as vazões, composições e condições operacionais necessárias para determinar o consumo de materiais e a produção do produto.

Calcule as despesas com utilidades

Os custos de utilidades baseiam-se nas necessidades energéticas e de serviço dos equipamentos. As utilidades comuns incluem:

Água de resfriamento
Vapor
Água de alimentação da caldeira
Eletricidade
Combustível para aquecedores a combustível
Refrigeração, quando aplicável

A demanda de utilidades é determinada a partir dos balanços de massa e energia, das cargas dos equipamentos e dos requisitos de potência. O consumo resultante é multiplicado pelo preço unitário local da utilidade:

[ C_{UT}=\sum_j U_j p_j ]

Créditos de vapor ou energia recuperada podem ser tratados como créditos quando o método de custeio selecionado permitir.

Inclua os custos de tratamento de resíduos

As despesas com águas residuais e outros tratamentos de resíduos podem ser representadas por (C_{WT}). Esses custos devem refletir a quantidade e os requisitos de tratamento dos fluxos de resíduos líquidos, sólidos ou gasosos.

Embora alguns resumos simplificados combinem os custos de resíduos com utilidades ou despesas operacionais, a correlação de custos de fabricação apresentada trata (C_{WT}) como um insumo separado.

Estime o investimento em capital fixo

O investimento em capital fixo, (FCI), inclui a planta de processo instalada, e não apenas os preços de compra, junto aos fornecedores, de equipamentos individuais.

Uma estimativa conceitual normalmente começa com os custos dos equipamentos adquiridos e aplica fatores de instalação ou de módulo. Esses fatores consideram itens como:

Tubulações
Suportes estruturais
Sistemas elétricos
Instrumentação e controles
Isolamento e pintura
Mão de obra de instalação

Fatores ilustrativos por classe de equipamento incluem aproximadamente 3,5 para permutadores de calor, 4,0 para bombas e vasos de pressão, 2,5 para compressores e 2,0 para aquecedores a combustível. O fator apropriado depende do método de custeio, do escopo do projeto, da especificação dos equipamentos e da precisão da estimativa.

Cálculo do Custo Total de Fabricação

Aplique a relação padrão de custos de fabricação

A estimativa do custo direto de fabricação é:

[ COM_D= 1.23(C_{RM}+C_{WT}+C_{UT}) +2.215C_{OL} +0.146FCI ]

Os termos representam:

(C_{RM}): custo das matérias-primas
(C_{WT}): custo do tratamento de resíduos
(C_{UT}): custo das utilidades
(C_{OL}): custo da mão de obra operacional direta
(FCI): investimento em capital fixo

Os coeficientes representam aproximadamente as despesas operacionais indiretas, os custos gerais da planta, as despesas laboratoriais, os encargos relacionados à manutenção, a supervisão e outros custos relacionados à fabricação.

Interprete corretamente os fatores de ponderação

A equação não trata todos os insumos de custo da mesma forma. O coeficiente da mão de obra direta é maior que um porque a despesa total de fabricação inclui mais do que apenas os salários.

Da mesma forma, o termo de capital fixo representa despesas relacionadas ao capital, como manutenção, depreciação, impostos locais, seguros e outros encargos de propriedade incorporados à correlação selecionada.

Mantenha todos os termos em uma base consistente

Uma fonte comum de erro é misturar valores horários, diários e anuais. Por exemplo, os custos anuais de matérias-primas não podem ser combinados com custos horários de mão de obra e com o preço de compra de equipamentos que ocorre uma única vez.

Escolha uma base — normalmente dólares por ano — e converta todos os termos para essa base antes de aplicar a equação.

Construção da Estimativa a partir de um Fluxograma

Comece pelos balanços de massa e energia

O fluxograma fornece a base tanto para os custos variáveis quanto para os custos relacionados aos equipamentos. As vazões das correntes, temperaturas, pressões, composições e estados físicos dão suporte ao cálculo do consumo de matérias-primas, da produção, da geração de resíduos, das cargas térmicas e da demanda de potência.

Esses balanços também identificam os principais equipamentos necessários para a correlação de mão de obra e para a estimativa de capital.

Prepare um resumo de utilidades

Um resumo de utilidades deve listar cada unidade consumidora de utilidade, sua taxa de consumo, o tempo de operação e o preço unitário. Ele deve considerar permutadores de resfriamento, resfriadores intermediários de compressores, bombas, sopradores de reciclo, equipamentos de filtração, aquecedores e sistemas de recuperação de calor residual.

Essa abordagem é mais confiável do que aplicar uma porcentagem única das vendas ou presumir que as utilidades variam diretamente com a quantidade de equipamentos.

Relacione os dados da planta-piloto às estimativas comerciais

As plantas-piloto podem fornecer taxas medidas de consumo de matérias-primas e utilidades por unidade de produto. Essas taxas podem então ser ampliadas usando a taxa de produção esperada e multiplicadas pelos preços de mercado projetados.

Os dados da planta-piloto são especialmente úteis para identificar perdas de rendimento, demanda de utilidades excepcionalmente alta, dificuldades no manuseio de sólidos e requisitos de tratamento de resíduos que podem não ser aparentes em um projeto puramente teórico.

Compreensão dos Compromissos

Trate a correlação de mão de obra como uma estimativa preliminar

A correlação (N_{OL}) é uma ferramenta empírica de triagem, não um plano detalhado de pessoal. Ela não captura completamente o nível de automação, os requisitos para materiais perigosos, o pessoal de manutenção, a organização da sala de controle, o layout da planta ou a distância entre as áreas operacionais.

Use-a no projeto conceitual e na comparação de alternativas, substituindo-a ou validando-a posteriormente com um estudo de pessoal mais detalhado antes das decisões finais de investimento.

Evite contabilizar a mão de obra duas vezes

A mão de obra operacional direta deve ser incluída por meio de (C_{OL}). A mão de obra de instalação pertence à estimativa de capital instalado, enquanto a mão de obra de manutenção pode ser representada pelos fatores relacionados ao capital ou pelos custos gerais na correlação de custos selecionada.

O tratamento exato depende da fonte da correlação; portanto, suas definições devem ser verificadas antes de combiná-la com outro modelo de custos.

Não confunda o custo de compra do equipamento com o investimento de capital

Uma cotação de fornecedor para um permutador de calor, bomba ou coluna não é o mesmo que o investimento em capital fixo. Os materiais e serviços de instalação podem aumentar substancialmente o custo total de construção da planta.

Usar diretamente o custo do equipamento adquirido no termo (0.146FCI) geralmente subestimará a despesa de fabricação relacionada ao capital.

Reconheça a incerteza dos fatores de custo

Os multiplicadores de instalação e os coeficientes de custos de fabricação são ferramentas amplas de estimativa. Sua precisão depende da escala da planta, localização, material de construção, condições do processo, taxas de mão de obra, preços das utilidades e data da estimativa.

Por esse motivo, o resultado deve ser apresentado com suas premissas, ano de referência dos custos, base de produção, cronograma operacional e método de estimativa.

Como Aplicar Isso ao Seu Projeto

Use a sequência a seguir para construir uma estimativa preliminar defensável:

Se o seu foco principal for a mão de obra operacional: conte os principais equipamentos que não são bombas, identifique as etapas de processamento de sólidos particulados, calcule (N_{OL}), multiplique por aproximadamente 4,5 para obter a cobertura contínua e aplique uma taxa de mão de obra totalmente carregada.
Se o seu foco principal for o custo variável de produção: use os balanços de massa e energia para calcular o consumo de matérias-primas, tratamento de resíduos e utilidades, multiplicando cada um pelo preço unitário apropriado.
Se o seu foco principal for o custo total de fabricação: expresse (C_{RM}), (C_{WT}), (C_{UT}), (C_{OL}) e (FCI) em uma base consistente e aplique a correlação (COM_D).
Se o seu foco principal for o planejamento de capital: converta os custos dos equipamentos adquiridos em custos instalados usando fatores específicos de instalação ou de módulo antes de calcular a contribuição do capital fixo.
Se o seu foco principal for a precisão do projeto: use o método empírico na triagem inicial e, em seguida, valide o pessoal, a demanda de utilidades, o escopo de capital e os fatores de custo com estimativas detalhadas de engenharia.

Uma estimativa sólida conecta o fluxograma, os requisitos operacionais, os equipamentos instalados e a base de custos em um único modelo econômico consistente.

Tabela-Resumo:

Componente da estimativa	Principal insumo ou equação	Finalidade
Operadores por turno	`N_OL = (6.29 + 31.7P² + 0.23N_np)¹ᐟ²`	Estima o pessoal a partir dos principais equipamentos e das etapas de sólidos particulados
Posições de operadores para operação contínua	`N_operators = 4.5N_OL`	Converte o efetivo por turno em número de funcionários para cobertura contínua
Mão de obra operacional direta	`C_OL = N_operators × R_OL`	Calcula o custo de mão de obra totalmente carregado
Matérias-primas	Vazão × preço unitário × tempo de operação	Determina o custo do consumo de materiais
Utilidades	`C_UT = Σ(U_j × p_j)`	Considera vapor, água de resfriamento, eletricidade, combustível e refrigeração
Investimento em capital fixo	Equipamentos adquiridos mais fatores de instalação	Representa o investimento na planta instalada
Custo direto de fabricação	`COM_D = 1.23(C_RM + C_WT + C_UT) + 2.215C_OL + 0.146FCI`	Combina custos variáveis, mão de obra e despesas relacionadas ao capital
Base de custos	Converta todos os termos para o mesmo período	Evita misturar custos horários, diários, anuais e únicos

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