La maggior parte dei consumatori ha una buona conoscenza del concetto di Life Cycle Cost / Total Cost of Ownership. Ad esempio, con l’acquisto di un’automobile, il consumatore realizza che, oltre al costo iniziale, è necessario aggiungere i costi di manutenzione, le parti di ricambio, le tasse e l’energia consumata durante la vita del bene.
Il concetto è applicabile anche ai beni industriali: la gestione degli asset richiede la capacità di prevedere quali costi occorreranno nel ciclo di vita. Anche a livello normativo si assiste ad un forte sviluppo di queste tematiche, tanto che nel 2014 è stata pubblicata una norma ISO, la ISO 55000. L’implementazione di un sistema di Asset Management in accordo con tale norma permette di mappare il ciclo di vita degli asset, consentendone un esercizio ottimale tra gli aspetti di sostenibilità ambientale, economica, sociale e di sicurezza, ponendoli al centro del commitment del top management ed inserendoli in una logica di miglioramento continuo.
L’acquisto di un qualsiasi bene industriale deve essere visto allo stesso modo: deve innanzitutto essere installato, utilizzato e mantenuto. Inoltre, il bene può richiedere elevati costi di esercizio per l’energia. Considerando una pompa industriale, che può avere vita abbastanza lunga (nel caso seguente tratteremo pompe installate da circa 40 anni), è importante considerare il suo LCC prima di prendere qualsiasi decisione relativa all’acquisto. Il LCC è calcolato come segue:
LCC = Cic+ Cin+ Ce+ Co+ Cm+ Cs+ Cenv+ Cd
Dove:
- Cic = costo iniziale di acquisto (pompa, sistemi, tubi, servizi ausiliari)
- Cin = costi d’installazione e commissioning (incluso il training)
- Ce = costi energetici (previsione dei costi d’esercizio del sistema di pompaggio, includendo pompa driver, sistemi di controllo ed ogni servizio ausiliare)
- Co = costi operativi (costo del lavoro per la supervisione dell’impianto)
- Cm = costi di manutenzione (routinarie, programmate e a guasto)
- Cs = downtime costs (perdita di produzione)
- Cenv = costi ambientali
- Cd = costi di decommissioning o di dismissione
Alcuni costi variano in funzione dell’impiego. Per esempio, nelle industrie farmaceutiche o petrolchimiche, il down time cost è sostanziale ed una politica manutentiva che lo minimizzi è fondamentale. Questo si riflette sui costi di manutenzione che, per il frequente numero di interventi richiesti, devono essere minimizzati anche attraverso accorgimenti progettuali prima dell’acquisto.
Tuttavia, la decisione scelta è spesso dettata dal costo più limitato che va a formare il LCC: il costo iniziale di acquisto. Pur sembrando il maggior problema cui far fronte all’inizio, in realtà rappresenta solo una piccola frazione del LCC della pompa. Le percentuali di suddivisione dei costi possono variare da pompa a pompa, ma tipicamente il costo energetico rimane la sorgente di spesa più alta durante l’intera vita della pompa.
L’intervento di sostituzione, presentato in questo articolo, ha come obiettivo la riduzione dei costi energetici, sostituendo le pompe esistenti con pompe più efficienti. Di più, si valuta l’impatto della manutenzione con un’analisi RBD (Reliability Block Diagram), con l’obiettivo di valutare le funzioni del sistema di pompaggio e stimare il downtime cost.
Analisi della situazione AS-IS
La configurazione impiantistica attuale del sistema di raffreddamento in analisi prevede l’installazione di 7 pompe da circa 200 KW di potenza elettrica nominale, 850 m3/h di portata a 60 m di prevalenza. Tra queste è presente una pompa alimentata da una rete elettrica funzionante in caso di blackout. Le pompe approvvigionano una torre piezometrica munita di sensori che permettono di monitorare il livello di acqua presente nella riserva. Il numero delle pompe in marcia è comandato in funzione del livello della torre piezometrica.
Lo schema in Figura 1 riporta la struttura dell’impianto nella quale si possono notare le 6 pompe necessarie per assicurare la quantità d’acqua necessaria per il funzionamento dell’impianto, la settima pompa installata come scorta a caldo ed il layout della stazione di pompaggio.
Il profilo di potenza totale assorbita, ottenuto dal sistema di monitoraggio aziendale, indica che per la maggior parte del tempo sono in funzione 5 pompe, con assorbimento medio per la stazione di circa 750kW. Il valore di consumo specifico “EnPI” (kWh/m3) è stato ottenuto da una campagna di misure effettuata sulla stazione che ha mostrato come le pompe installate non eroghino i valori di portata nominali: questo spiega la necessità di avere 6 pompe accese per assicurare un flusso richiesto di circa 3000 m3/h.
Analisi della situazione TO-BE
Il calcolo dei risparmi ottenibili da un intervento di ottimizzazione della stazione è stato effettuato a parità di portata di acqua totale annua. La tabella 1 riporta le performance nominali della nuova pompa con le caratteristiche richieste dal circuito.
La pompa con le performance indicate in Tab. 1 non è la media di mercato. Ci sono pompe con alta efficienza per le quali il costo iniziale è maggiore.
Garantire però un’efficienza di questo genere permette di installare un minor numero di pompe per ottenere la portata richiesta.
La tabella 2 riporta il calcolo dei saving energetici ed economici ottenibili attraverso le pompe con efficienza maggiore. È interessante ricordare che, nel computo dei costi, l’intervento di efficientamento della stazione permette di accedere al meccanismo di incentivazione dei certificati bianchi, che riconosce un corrispettivo economico per ogni TEP di energia primaria risparmiato.
Il risultato di tale analisi ha portato a verificare che, attraverso la nuova configurazione dopo l’intervento di efficientamento energetico, è necessario
il funzionamento di 4 pompe per assicurare la portata di acqua richiesta dalle utenze a valle.
Per quanto riguarda la manutenzione, la sostituzione di 5 delle attuali pompe
maggiormente usurate con pompe nuove eviterebbe l’esecuzione della manutenzione per un periodo stimabile in modo conservativo in almeno 3 anni. È quindi possibile calcolare la riduzione dei costi sostenuti sulla stazione dopo l’intervento di sostituzione delle pompe, così da ottenere un saving totale pari a 145 k€.
E’ stata anche effettuata un’analisi RBD (Reliability Block Diagram) con la quale si è valutato come la configurazione dell’impianto con scorta installata
a caldo e con scorta a terra assicuri un’affidabilità R molto prossima ad 1, parametro che azzera nel calcolo del LCC il costo di downtime.
Nell’analisi dei guasti e dell’affidabilità del sistema si è considerato guasto tutto ciò che a livello elettrico o meccanico impedisce all’entità pompa di funzionare per un periodo di tempo superiore alle 24 ore (tempo oltre il quale si prevede un intervento di spedizione della pompa presso un’officina specializzata).
Tali analisi, sia in termini di consumi energetici che di costi di manutenzione
e relativi valori di affidabilità, è stata realizzata su 4 fornitori differenti individuando quello che garantisce un LCC minore.
La scelta del fornitore che minimizza il LCC è quindi passata per la stesura di una specifica, che, in accordo con la Politica Energetica aziendale e con il sistema di gestione energetico certificato secondo la norma ISO50001, sottolinea come la scelta dei componenti proposti sarà effettuata non solo su basi strettamente legate al costo iniziale, ma considerando anche parametri di efficienza energetica per l’intera vita dell’asset acquistato.
Dall’analisi delle offerte si evince come il fornitore migliore per il costo iniziale non è quello che assicura il miglior LCC; è invece quello che porta ai minori flussi di cassa nella vita di 10 anni grazie alla limitazione dei costi totali di esercizio.
Conclusioni
Una domanda che nasce spontanea al momento della scelta è quanto il rendimento dichiarato rimanga costante nel tempo. Questa richiesta è ancora difficile da porre ai fornitori. La curva del decadimento di rendimento del bene che mettono in vendita in funzione del tempo è una tematica ancora poco esplorata.
Tale concetto è stato introdotto con le prime certificazioni energetiche di prodotto (es. Energy Star) e di sistema (es. ISO 50001). Queste ultime richiedono all’utilizzatore certificato di chiedere in fase d’acquisto questo genere di informazioni e di strutturare i contratti in modo tale da premiare o penalizzare il fornitore in funzione del mantenimento o meno di determinati standard di efficienza.
Ulteriore passo per avere la certezza che i dati indicati dal fornitore in fase di offerta siano veritieri è il collaudo prima della consegna e dell’installazione, momento molto importante che sta alla base dell’accettazione del bene acquistato.
Il bene, una svolta installato, dovrà anche essere monitorato attraverso la definizione di opportuni indici di performance energetica. L’indice EnPI presenta il vantaggio di essere molto facile da ottenere e di avere costi molto limitati. Sono necessari misuratori di consumo elettrico e misuratori di portata che richiedono investimenti relativamente bassi.
Si possono ottenere dati in realtime che, oltre a dare informazioni riguardo l’efficienza energetica, possono essere utilizzati come indici manutentivi: al degrado dell’indice corrisponde, con buona precisione, un degrado del bene che deve essere ripristinato attraverso interventi manutentivi.
Concludendo, possiamo affermare che lo strumento del LCC è fondamentale per prendere una decisione “informata” delle diverse conseguenze di una scelta in fase di acquisto e selezione del fornitore. Tale decisione richiede di analizzare e prevedere come l’asset verrà utilizzato e manutenuto durante la sua vita.
Federico Rizza, Process/Esave manager SCA Hygiene Products
