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FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA ECONÓMICA SEGUNDA EDICIÓN FUNDAMENTOS Chan S. Park DE INGENIERÍA La ingeniería económica es una de las materias de estudio más prácticas en el currículum de ingeniería, Park ECONÓMICA SEGUNDA EDICIÓN así como una disciplina desafiante y en continuo movimiento. En cada nueva...

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FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA ECONÓMICA SEGUNDA EDICIÓN

Chan S. Park

Fundamentos de

ingeniería económica

Fundamentos de

ingeniería económica SEGUNDA EDICIÓN

Chan S. Park Depa rtamento d e Si s t em a s e I n g e n i e rí a In du s t ri a l Aub urn Univers it y

TRADUCCIÓN

Verónica del Carmen Alba Ramírez REVISIÓN TÉCNICA

Filiberto González Hernández Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Estado de México

Marco Antonio Montúfar Benítez Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo

Henrique José Azpúrua Arreaza Universidad Católica Andrés Bello-Venezuela

Prentice Hall México • Argentina • Brasil • Colombia • Costa Rica • Chile • Ecuador España • Guatemala • Panamá • Perú • Puerto Rico • Uruguay • Venezuela V

P, C S. Fundamentos de ingeniería económica Segunda edición PEARSON EDUCACIÓN, México, 2009 ISBN: 978-607-442-220-7 Área: Ingeniería Formato: 20 ⫻ 25.5 cm

Páginas: 656

Authorized translation from the English language edition entitled Fundamentals of Engineering Economics, 2nd edition, by Chan S. Park, published by Pearson Education, Inc., publishing as PRENTICE HALL, INC., Copyright ©2008. All rights reserved. ISBN 9780132209601 Traducción autorizada de la edición en idioma inglés titulada Fundamentals of Engineering Economics, 2a edición, por Chan S. Park, publicada por Pearson Education, Inc., publicada como PRENTICE HALL INC., Copyright ©2008. Todos los derechos reservados. Esta edición en español es la única autorizada. Edición en español Editor:

Luis Miguel Cruz Castillo e-mail: [email protected] Editor de desarrollo: Felipe Hernández Carrasco Supervisor de producción: Juan José García Guzmán SEGUNDA EDICIÓN, 2009 D.R. © 2009 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V. Atlacomulco 500-5º piso Col. Industrial Atoto 53519, Naucalpan de Juárez, Estado de México Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. número 1031. PRENTICE HALL es una marca registrada de Pearson Educación de México, S.A. de C.V. Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse, registrarse o transmitirse, por un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o electroóptico, por fotocopia, grabación o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor. El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del editor o de sus representantes. ISBN 13: 978-607-442-220-7

Prentice Hall es una marca de PRIMERA IMPRESIÓN Impreso en México. Printed in Mexico. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 12 11 10 09

A mi esposa: Inkyung (Kim)

PREFACIO ¿Por qué Fundamentos de Ingeniería Económica? La ingeniería económica es una de las materias de estudio más prácticas en el currículum de ingeniería, pero es una disciplina desaiante y en continuo cambio. Contemporary Engineering Economics (cee) se publicó por primera vez en 1993 y, desde entonces, hemos tratado de relejar los cambios en el mundo de los negocios en cada nueva edición (ahora en su cuarta edición, junto con las más recientes innovaciones en la educación y la industria editorial. Estos cambios han dado como resultado un libro de texto mejor y más completo, pero también más largo de lo que se pensó originalmente. Esto puede constituir un problema: actualmente, cubrir la totalidad del libro de texto en un solo curso es cada vez más difícil. Por ello, hemos decidido crear Fundamentos de Ingeniería Económica para quienes gustan del libro Ingeniería Económica Contemporánea, pero creen que un libro de texto más pequeño y conciso cubriría mejor sus necesidades.

Objetivos del texto Este texto tiene como objetivo ofrecer una cobertura sólida y completa de los conceptos de ingeniería económica pero, al mismo tiempo, tratar los asuntos prácticos de la ingeniería económica. Más especíicamente, este texto tiene los siguientes objetivos: 1. Facilitar una amplia comprensión de las bases teóricas y conceptuales sobre las cuales se fundamenta el análisis de los proyectos inancieros. 2. Satisfacer las necesidades más prácticas del ingeniero para así tomar decisiones inancieras informadas a la hora de actuar como miembro de un equipo o como el administrador de un proyecto de ingeniería. 3. Incorporar todas las herramientas críticas para la toma de decisiones, incluyendo las más contemporáneas, así como las herramientas computacionales que los ingenieros necesitan para tomar decisiones inancieras informadas. 4. Interesar a las otras disciplinas de ingeniería para las que se requiere este curso: industrial, civil, mecánica, eléctrica, computacional, aeroespacial, química e ingeniería de manufactura, así como la tecnología de ingeniería.

Mercado y uso del texto Este texto está planeado para usarse en el curso de introducción a la ingeniería económica. A diferencia del texto más extenso (cee), es posible cubrir Fundamentos de Ingeniería Económica en un solo curso, y quizá complementarlo con algunas lecturas o casos adicionales. Aun cuando los capítulos en este libro se encuentran ordenados de manera lógica, están escritos en un formato lexible y modular, lo que permite que los profesores cubran el material con una secuencia distinta.

vii

viii PREFACIO

Cambios en la segunda edición Gran parte del contenido se diseñó para profundizar en los materiales y relejar los desafíos en la ingeniería económica contemporánea. Algunos de los cambios más sobresalientes son: • Todas las viñetas de entrada de los capítulos (un sello característico de Fundamentos de Ingeniería Económica) se reemplazaron por ejemplos más actuales y que invitan a la relexión. • Se rediseñaron todos los ejemplos en cada capítulo con la inalidad de promover las habilidades de resolución de problemas de los estudiantes. Para ello se crearon cuatro encabezados distintivos: Análisis del problema, Metodología, Solución y Comentarios. La mayoría de los ejemplos en cada capítulo son nuevos o revisados. • El capítulo 10 se revisó concienzudamente con la inalidad de ofrecer más materiales de probabilidad para el manejo analítico del riesgo y la incertidumbre. • La mayoría de los problemas al inal de los capítulos fueron revisados para relejar los cambios en los materiales del texto principal. • Se presentan diversas técnicas para utilizar hojas de cálculo de Excel® a lo largo de los capítulos; los archivos originales de Excel se pueden consultar en línea en el sitio Web de este texto. • Se creó el apéndice A para ayudar a los estudiantes a preparar un examen para los cursos de introducción a la ingeniería económica, así como el examen de Fundamentos de Ingeniería de la materia. Todas las preguntas en este apéndice están estructuradas en un formato de opción múltiple. • Un revisor especializado examinó minuciosamente todos los ejemplos y problemas. Fundamentos de Ingeniería Económica es muy diferente de Ingeniería Económica Contemporánea, pero la mayoría de los capítulos parecerán familiares a los usuarios de este último libro. Aunque redujimos algo del material y clariicamos, actualizamos y mejoramos todos los capítulos, Fundamentos de Ingeniería Económica debe considerarse como una versión alternativa de Ingeniería Económica Contemporánea.

Características del libro Aunque Fundamentos de Ingeniería Económica es la versión reducida de Ingeniería Económica Contemporánea, conservamos todos los elementos pedagógicos y los materiales de apoyo que ayudaron al gran éxito de este último libro. Algunas de esas características son: • Cada capítulo inicia con una decisión económica real que describe cómo el responsable de tomar decisiones o una compañía real han lidiado con los asuntos discutidos en el capítulo. Estos casos aumentan el interés de los alumnos, ya que señalan la relevancia del tema en el mundo real y la aplicabilidad de lo que, de otra forma, parecería simple material técnico. • Se presenta un gran número de problemas al inal de los capítulos, así como preguntas tipo examen con diferentes grados de diicultad; estos problemas cubren por completo los diversos temas del libro. • La mayoría de los capítulos contienen una sección llamada “Breves estudios de caso con Excel”, lo que permite que los estudiantes utilicen Excel para responder un conjunto de preguntas. Estos problemas refuerzan los conceptos tratados en el capítulo y dan a los estudiantes una oportunidad para ser más eicientes al utilizar hojas de cálculo electrónicas. • Todas las hojas de cálculo de Excel ahora contienen fórmulas fáciles de seguir.

Prefacio ix

La integración del uso de la computadora es otra característica importante de Fundamentos de Ingeniería Económica. Los alumnos pueden tener un mayor acceso y sentirse familiarizados con las diversas herramientas de hojas de cálculo; por otra parte, los profesores se inclinan más por tratar estos temas de manera explícita en el curso o por alentar a los estudiantes a experimentar por su cuenta. Otra preocupación es que el uso de las computadoras podría socavar la verdadera comprensión de los conceptos del curso. Este texto no promueve el uso indiscriminado o trivial de las computadoras como un reemplazo de la comprensión genuina y de la habilidad para aplicar los métodos de solución tradicionales. Por el contrario, se enfoca en los beneicios que ofrece el uso de las computadoras en cuanto al aumento de la productividad para el desarrollo y análisis de los lujos de efectivo de proyectos complejos.

Sitio Web del libro La compañía editorial ha creado el sitio Web de este libro (www.pearsoneducacion. net/park). Este texto aprovecha Internet como una herramienta que constituye un recurso cada vez más importante para tener acceso a una variedad de información en la Web. Este sitio contiene diversos recursos para profesores y alumnos, incluyendo preguntas tipo examen, problemas complementarios y varios calculadores inancieros en línea. Cuando escriba la dirección y presione el botón de abrir, verá la página principal de Fundamentos de Ingeniería Económica. Encontrará tres vínculos principales en este sitio Web: • Recursos para el profesor: Éste es un vínculo protegido por una contraseña para los profesores registrados donde se localizan el manual de profesor y diapositivas de PowerPoint con anotaciones para las clases. El manual del profesor en Word® incluye las respuestas a los problemas que aparecen al inal de los capítulos y las soluciones Excel® para todos los problemas difíciles. En esta parte se lista un conjunto de casos de estudio de ingeniería económica. Inicialmente, sólo se presentan unos cuantos casos, pero a medida que se desarrollen o encuentren nuevos ejemplos, la biblioteca de casos crecerá en volumen y variedad. • Recursos para el alumno: Aquí es donde los alumnos pueden tener acceso a: 1. preguntas de auto-examen, 2. preguntas de repaso para el examen de Fundamentos de Ingeniería (fe) y 3. plantillas de Excel que pueden utilizarse para resolver algunos problemas complejos. Esta sección incluye también herramientas inancieras en línea como: 1. tablas de factores de interés, 2. analizador de lujos de efectivo, 3. análisis de depreciación y 4. análisis de préstamos. El analizador de lujos de efectivo es un paquete de software de computadora integrado escrito en Java®. El software incluye los métodos de análisis económico que se emplean con más frecuencia. Ofrece un menú para su conveniencia y lexibilidad e incluye: 1. un editor de lujos de efectivo lexible y fácil de utilizar para los datos de entrada y las modiicaciones y 2. una amplia selección de módulos computacionales, así como gráicas resultantes seleccionadas por los usuarios. • Sitio Web de recursos del autor: El autor creó esta parte de los contenidos. Esta sección contiene diversas piezas de información útil para efectuar análisis de ingeniería económica. • Información iscal: Esta sección será un centro de referencia en términos de diseminación de la siempre cambiante información iscal, incluyendo el impuesto sobre la renta personal y corporativo. Se incluyen vínculos para los diferentes sitios iscales en Internet, por lo que usted encontrará la información más actualizada sobre los programas de depreciación y de los impuestos sobre las ganancias sobre el capital. • Dinero e inversiones: Esta sección constituye una puerta de entrada a una variedad de información útil para realizar análisis de ingeniería económica. Por ejem-

x PREFACIO

plo, se incluye un vínculo directo a la información más actualizada sobre precios y acciones, así como sobre el desempeño de los fondos de inversión. • Historiales económicos: Esta sección incluye información sobre costos y precios, así como las tendencias más recientes de las tasas de interés. En particular, se presentan algunos datos económicos representativos, como índices de precios al consumidor, cifras de productividad e índices del costo del empleo. • Noticias inancieras: Esta sección brinda acceso a sitios de noticias inancieras en Internet. El sitio las divide en noticias en línea y publicaciones diarias, semanales y mensuales.

Agradecimientos Este libro releja el trabajo de un gran número de personas a lo largo de muchos años. En especial, desearía hacer un reconocimiento a las siguientes personas, cuyas observaciones y comentarios han contribuido a esta edición. Una vez más, quiero agradecer a cada uno de ellos: • • • • • • • • • • • • • •

Roland K. Arter, Summit College, Universidad de Akron John L. Evans, Universidad Auburn Dolores Gooding, Universidad del Sur de Florida Bruce Hartsough, Universidad de California en Davis Matthew Marshall, Rochester Institute of Technology Bruce McCann, Universidad de Texas en Austin Michael Park, Mckinsey & Company Richard V. Petitt, Academia Militar de Estados Unidos Linda Ann Riley, Universidad Roger Williams Iris V. Rivero, Universidad Texas Tech Bhaba R. Sarker, Universidad Estatal de Louisiana James R. Smith, Universidad Tecnológica de Tennessee Donald R. Smith, Universidad A&M de Texas Stan Uryasev, Universidad de Florida

Personalmente, deseo agradecer a las siguientes personas por su colaboración adicional a la nueva edición: Capitán Kyongsun Kim, quien leyó el manuscrito entero y revisó la precisión de las fórmulas y la solución de todos los ejemplos; Mayor Hwansik Lee, quien me ayudó a preparar el manual del profesor y también leyó el manuscrito entero y ofreció numerosos comentarios para mejorar la presentación de los materiales; Orhan Dengiz, quien me ayudó a desarrollar el sitio Web del libro; Profesor Beum Jun Ahn, quien desarrolló muchas de las versiones macro de las hojas de cálculo de Excel; Holly Stark, mi editora en Prentice Hall, quien asumió la responsabilidad de todo el proyecto; y Rose Kernan, editora de producción, quien supervisó toda la producción del libro. Chan S. Park Auburn, Alabama

CONTENIDO Prefacio

vii PARTE 1 ESTUDIO DEL DINERO Y SU ADMINISTRACIÓN 1

Capítulo 1 1.1

1.2

Decisiones de ingeniería económica

2

El proceso racional de la toma de decisiones 1.1.1 ¿Cómo tomamos las decisiones personales cotidianas? 1.1.2 ¿Cómo enfrentamos un problema de diseño técnico? 1.1.3 ¿Qué hace que las decisiones económicas sean diferentes de las otras decisiones de diseño?

4 4 7 10

El papel del ingeniero en los negocios 1.2.1 Toma de decisiones sobre gastos de capital 1.2.2 Decisiones de ingeniería económica a gran escala 1.2.3 Repercusión de los proyectos de ingeniería sobre los estados financieros

13

1.3

Tipos de decisiones de ingeniería económica

14

1.4

Principios fundamentales de ingeniería económica

18

Resumen

19

Capítulo 2

El valor del dinero en el tiempo

10 10 11

20

2.1

Interés: el costo del dinero 2.1.1 El valor del dinero en el tiempo 2.1.2 Elementos de transacciones que implican intereses 2.1.3 Métodos para calcular intereses

22 22 24 26

2.2

Equivalencia económica 2.2.1 Definición y cálculos simples 2.2.2 Los cálculos de equivalencia requieren una base de tiempo común para su comparación

28 28 31

2.3

Fórmulas de interés para flujos de efectivo únicos 2.3.1 Factor de cantidad compuesta 2.3.2 Factor del valor presente 2.3.3 Soluciones para tiempo y tasas de interés

33 33 35 38

2.4

Series de pagos desiguales

40

2.5

Series de pagos iguales 2.5.1 Factor de la cantidad compuesta: determine F, dados A, i y N

42 43

xi

xii CONTENIDO

2.5.2 2.5.3 2.5.4 2.5.5

Factor del fondo de amortización: determine A, dados F, i y N Factor de recuperación de capital (factor de anualidad): encontrar A, dados P, i y N Factor del valor presente: determine P, dados A, i y N Valor presente de perpetuidades

47 49 52 57

2.6

Manejo de series con gradiente 2.6.1 Manejo de series con gradiente lineal 2.6.2 Manejo de series con gradiente geométrico

57 58 64

2.7

Flujos de efectivo compuestos

68

Resumen

72

Problemas

73

Capítulo 3

Estudio de la administración del dinero

86

3.1

Tasas de interés del mercado 3.1.1 Tasa de interés nominal 3.1.2 Rendimiento anual efectivo

87 88 88

3.2

Cálculo de las tasas de interés efectivas con base en los periodos de pago 3.2.1 Interés compuesto discreto 3.2.2 Interés compuesto continuo

91 91 92

3.3

3.4

Cálculos de equivalencia con tasa de interés efectiva 3.3.1 Periodo de capitalización igual al periodo de pago 3.3.2 La capitalización se realiza a una tasa diferente a la de los pagos efectuados

100 100 102 106

Resumen

111

Problemas

111

Cálculos de equivalencia en situaciones de inflación 126

Medición de la inflación 4.1.1 Índice de precios al consumidor 4.1.2 Índice de precios al productor 4.1.3 Tasa de inflación promedio ( f ) 4.1.4 Tasa de inflación general ( f ) contra tasa de inflación específica ( f )

132

Dólares circulantes y dólares constantes 4.2.1 Conversión de dólares constantes a dólares circulantes 4.2.2 Conversión de dólares circulantes a dólares constantes

134 135 136

j

4.2

97

Administración de deudas 3.4.1 Préstamos con tarjetas de crédito 3.4.2 Préstamos comerciales: cálculo de pagos de capital e intereses 3.4.3 Comparación de diferentes opciones financieras

Capítulo 4 4.1

94 94

127 128 129 130

Contenido xiii

4.3

Cálculos de equivalencia en situaciones de inflación 4.3.1 Tasas de interés del mercado y libres de inflación 4.3.2 Análisis en dólares constantes 4.3.3 Aálisis en dólares circulantes 4.3.4 Análisis en dólares mixtos

140 141 141 141 146

Resumen

149

Problemas

150

PARTE 2 EVALUACIÓN DEL NEGOCIO Y DE LOS ACTIVOS DE INGENIERÍA 159

Capítulo 5

Análisis del valor presente

160

5.1

Flujos de efectivo de préstamos y flujos de efectivo de proyectos

162

5.2

Métodos iniciales para la exploración de proyectos 5.2.1 Beneficios y fallas del análisis de recuperación 5.2.2 Periodo de recuperación descontada

163 166 167

5.3

Análisis del valor presente 5.3.1 Criterio del valor presente neto 5.3.2 Directrices pa...