Costi del ciclo di vita (LCC) dei sistemi di

WHITE PAPER
Costi del ciclo di vita (LCC) dei sistemi di pompaggio
per le acque reflue
Giugno 2015.
Costi del ciclo di vita (LCC) dei sistemi di pompaggio per
le acque reflue
Questo white paper si prefigge lo scopo di contribuire a una migliore comprensione delle
ragioni per cui il calcolo dei costi del ciclo di vita (Life Cycle Costs = LCC) può essere di valido
supporto alla progettazione e alla scelta di sistemi di pompaggio delle acque reflue più efficienti
ed economici. Questo documento descrive tutti gli aspetti dell'equazione generale per il calcolo
LCC e analizza nel dettaglio tutti gli aspetti di maggiore rilevanza per i sistemi di pompaggio delle
acque reflue. Un'analisi totale dei costi del ciclo di vita (LCC) prende in esame tutti aspetti relativi
alla durata di un sistema di pompaggio, tuttavia per molti progetti alcuni elementi dell'equazione
sono più importanti rispetto ad altri. Gli elementi dell'equazione che tendono a risultare più
significativi dipendono dall'applicazione, dall'ubicazione geografica, dal costo del lavoro e dal
costo dell'energia, tutti fattori che possono variare notevolmente da un mercato all'altro.
Introduzione
Quando si investe in un sistema di pompaggio,
esiste spesso la tendenza a concentrarsi sul costo
di acquisto a scapito di altri fattori che potrebbero
ridurre notevolmente i costi di esercizio e migliorare le
prestazioni. Un modo per evitare questo errore e avere un
quadro più preciso dei "costi effettivi" nel corso del tempo
consiste nell'utilizzare il calcolo dei costi del ciclo di vita
(Life Cycle Costs= LCC).
Questo white paper intende offrire una panoramica di tutti
i fattori più rilevanti citati dall'Hydraulic Institute. Tuttavia,
l'obiettivo principale è una discussione più approfondita
del costo iniziale, del costo dell'energia e dei costi di
manutenzione unitamente a esempi e consigli su come
ridurre i costi totali.
8%
4%
Iniziali 10%
10%
Manutenzione 26%
4%
Operativi 8%
34%
Fermo macchina 4%
Ambientali 6%
Installazione e messa in servizio 8%
26%
Smaltimento 4%
Ripartizione dei costi del ciclo di vita di un tipico sistema di
pompaggio delle acque reflue.
10%
34%
Oggi, molti sistemi di pompaggio vengono acquistati
in base a due criteri fondamentali: la corrispondenza ai
requisiti tecnici e il miglior prezzo. Pur se questi criteri
sono certamente importanti, essi danno tuttavia una
prospettiva ristretta e allontanano dalla comprensione
di fattori più profondi che alla lunga determinano
costi maggiori nel corso del ciclo di vita del prodotto.
Poiché il prezzo di acquisto delle pompe rappresenta
meno del 10% dei costi totali del loro intero ciclo di
vita, il calcolo LCC è lo strumento in grado di fornire un
quadro più preciso del costo totale di un prodotto per
tutta la sua durata di vita. Inoltre, può servire a motivare
un investimento iniziale più elevato mostrando quanto
rapidamente questo investimento ripagherà nel tempo.
Energetici 34%
6%
8%
In questo white paper viene utilizzato il modello
elaborato dall'Hydraulic Institute, in quanto ampiamente
riconosciuto come il migliore.
Naturalmente, il peso di certi fattori nell'analisi LCC
dipenderà da circostanze locali. Ad esempio, nei paesi
che godono di energia a basso costo o negli impianti
utilizzati solo occasionalmente, i costi energetici
potrebbero non costituire un fattore rilevante. Parimenti,
i costi di manutenzione non saranno un fattore rilevante
in paesi dove la manodopera costa poco. Il vantaggio di
un'analisi LCC è dato dal fatto che consente all'utente di
concentrarsi sui fattori di maggiore rilevanza per situazioni
e sistemi di pompaggio specifici.
Iniziali 10%
L'analisiIniziali
LCC10%
offre un quadro preciso del consumo di
4% 10%
Il calcolo LCC può essere utilizzato per qualunque
8%
energia
e
pertanto,
Energetici
34% indirettamente, delle emissioni di
Energetici 34%
apparecchiatura o sistema allo scopo di6%
determinarne i
CO2. Con
le
nuove
legislazioni per il contenimento delle
Manutenzione 26%
Manutenzione
26% esercizio, manutenzione o smaltimento
costi
di acquisto,
emissioni
di
CO
varate
in molti paesi, i governi centrali e
4%
2
nel Operativi
corso del
tempo. Attualmente, sono disponibili vari
Operativi
8%
locali sono
sottoposti
a forti pressioni che li costringono
8%
34%
8%
modelli di calcolo del costo totale distribuito
lungo
a mostrare
una
maggiore
inflessibilità nella lotta al
Fermo
macchina
4%
Fermociclo
macchina
4% di un prodotto. Indipendentemente
l'intero
di vita
riscaldamento globale.
Ambientali 6%
dal Ambientali
modello6%
utilizzato, l'obiettivo comune è il medesimo:
fornire una stima accurata del costo totale26%
di un sistema
Installazione e messa in servizio 8%
Installazione e messa in servizio 8%
di pompaggio nel tempo, espressa in valore monetario
Smaltimento 4%
Smaltimento 4%
rapportabile
a quello odierno.
8%
6%
4%
Iniziali 10%
10%
Energetici 34%
Manutenzione 26%
P 1
Equazione LCC (costi del ciclo di vita)
“Il costo del ciclo di vita di ogni singola apparecchiatura è dato dalla somma dei costi
sostenuti per acquistare, installare, utilizzare, manutenere e smaltire tale apparecchiatura.”
Hydraulic Institute
L'Hydraulic Institute ha elaborato la seguente formula LCC per i sistemi
di pompaggio, formula che è ormai diventata standard del settore:
LCC = Cci + Cin + Ce + Co + Cm + Cfi + Camb + Cs
Cci = Costi iniziali
I costi iniziali includono il costo di acquisto delle pompe,
delle tubazioni e di tutte le apparecchiature meccaniche
ed elettriche nonché i costi di ingegnerizzazione, test
e collaudo, inclusi pezzi di ricambio e formazione del
personale.
Cin = Installazione e messa in servizio
Questi costi possono includere opere in muratura,
fondazioni, lavori idraulici, posa di cavi elettrici e
strumentazione. Possono altresì includere i costi di posa
e consolidamento di apparecchiature sulle fondazioni,
flussaggio e valutazione delle prestazioni all'avviamento.
Questa voce include anche l'installazione e la messa in
servizio dei dispositivi di monitoraggio e controllo.
Il tempo di installazione può essere ridotto al minimo o
anche azzerato scegliendo di avvalersi di un azionamento
a velocità variabile preprogrammata che richiede
pochissime attività di configurazione.
Ce = Costi energetici
Includono tutti i costi dell'energia necessaria per far
funzionare la stazione di pompaggio, inclusi azionamento
pompa (elettrico o altro), dispositivi di controllo e tutti i
servizi ausiliari.
Il costo dell'energia può costituire un fattore significativo,
a seconda del tipo di applicazione. Nel caso di una
stazione di pompaggio delle acque piovane che funziona
per qualche centinaio di ore all'anno, il costo dell'energia
rappresenta solo una piccola percentuale dei costi del
ciclo di vita (LCC).
P 2
Per contro, nel caso di un impianto per il trattamento
delle acque reflue che funziona a ciclo continuo, il costo
dell'energia rappresenta la voce principale nel calcolo
LCC.
Si prevede che le crescenti esigenze di efficienza
energetica, derivanti dalle nuove legislazioni in materia,
renderanno questo fattore sempre più determinante nella
formula totale.
Co = Costi operativi
I costi operativi coprono l'impiego della manodopera
necessaria per il normale funzionamento del sistema
di pompaggio. Questi costi includono, ad esempio, la
normale usura, la supervisione del sistema e la pulizia
della stazione di pompaggio. I costi operativi non
includono il costo dell'energia o della manutenzione della
stazione di pompaggio.
Avvalendosi di un sistema di controllo con funzioni
di pulizia, è possibile risparmiare il costo della pulizia
manuale della stazione. L'analisi LCC può servire a
mostrare quanto rapidamente l'investimento in un nuovo
sistema di supervisione viene ammortizzato.
Cm = Costi di manutenzione e riparazione
Questi costi sono direttamente correlati al numero totale
di ore impiegate per le attività di manutenzione, sia
programmata che straordinaria, e al costo delle parti di
ricambio. Costose attività di manutenzione straordinaria
possono rendersi necessarie a causa di intasamenti o altri
malfunzionamenti.
Cosa considerare svolgendo un'analisi LCC
Diversi modi di utilizzare il calcolo dei costi del ciclo di
vita
L'analisi LCC può essere utilizzata per calcolare il costo
totale di un sistema nell'arco dell'intera vita utile del
sistema stesso. Quando si effettua un'analisi completa, è
necessario raccogliere e immettere i dati inerenti le otto
categorie della formula.
L'analisi LCC può anche essere utilizzata per valutare
i vantaggi di un investimento e in questo caso vanno
inclusi solo i fattori rilevanti per l'analisi in questione.
Eseguendo due analisi, una con l'investimento e una
senza investimento, e confrontandone i risultati, si ottiene
il periodo entro il quale l'investimento viene ammortizzato.
Per le piccole stazioni che pompano acque reflue, la
manutenzione può costituire un fattore molto rilevante
per il calcolo LCC. Ciò vale in particolare nei casi in cui la
pompa non è adeguata ai requisiti di manutenzione di
quel sistema di pompaggio.
Cf = Costi di fermo macchina
Questa categoria si riferisce in particolare ai fermi
macchina inattesi, ma anche ai fermi attività dovuti a una
perdita di produzione o perfino alla perdita di fiducia da
parte di un cliente. L'utilizzo di una pompa di riserva può
limitare questo rischio.
Quando si confrontano sistemi diversi, vanno immessi i
dati pertinenti di entrambi i sistemi per le stesse categorie.
Fattori importanti per i sistemi di pompaggio delle
acque reflue
Poiché alcuni fattori non variano significativamente per i
sistemi di pompaggio delle acque reflue, spesso tali fattori
possono essere esclusi dal calcolo. In questo white paper
vengono presentati tutti i fattori, ma non tutti vengono
trattati in modo approfondito. Il documento si concentra
sui tre fattori che variano maggiormente: investimento
iniziale, costi energetici e costi di manutenzione.
Cs = Costi di smaltimento
I costi di smaltimento includono in genere lo smaltimento
della pompa e dei servizi ausiliari nonché la bonifica
dell'ambiente locale.
I costi di smaltimento raramente variano per soluzioni
simili e spesso sono esclusi dal calcolo LLC.
I costi di fermo macchina possono essere ridotti al minimo
stipulando contratti di manutenzione che garantiscano un
servizio regolare e interventi rapidi in caso di emergenza.
Utilizzando soluzioni di controllo e monitoraggio si
possono prevenire eventuali problemi, evitando così i
fermi macchina.
Camb = Costi ambientali
Includono i costi di gestione di eventuali sversamenti,
ispezioni ambientali e smaltimento di contaminanti
durante il ciclo di vita del sistema di pompaggio. Questi
costi sono spesso stabiliti dalle autorità locali e variano da
paese a paese. È incluso anche lo smaltimento delle parti
e dei materiali usati. Per informazioni sui materiali utilizzati
e sul loro impatto ambientale, vedere la Dichiarazione
Ambientale di Prodotto.
P 3
Energetici 34%
Manutenzione 26%
Operativi 8%
Fermo macchina 4%
Ambientali 6%
Installazione e messa in servizio 8%
Investimento iniziale
8%
4%
Iniziali 10%
10%
Energetici 34%
6%
Manutenzione 26%
4%
Operativi 8%
34%
8%
La stragrande maggioranza di stazioni di pompaggio
delle acque reflue è sovradimensionata rispetto alla
portata in ingresso più comune Questo problema tende a
far lievitare il costo del pompaggio nonché le dimensioni
della stazione. Scegliere una pompa in grado di gestire
la portata e prevalenza massime, ma anche in grado di
garantire il miglior rapporto tra costi ed efficienza nella
gestione della portate più comuni. Evitare l'utilizzo di
pompe sovradimensionate, perché faranno aumentare
i costi totali. Un modo semplice per ovviare a queste
fluttuazioni di portata in ingresso consiste nell'utilizzare
più pompe oppure pompe di diverse taglie.
Fermo macchina 4%
Ambientali 6%
Installazione e messa in servizio 8%
26%
%
8%
La portata in ingresso a una stazione di pompaggio delle
acque reflue spesso varia notevolmente, con un rapporto
tipico da uno a 15 tra portata normale e picco di portata.
Utilizzando un diagramma della durata della portata, è
possibile visualizzare e analizzare queste variazioni (figura
1). Il diagramma della durata mostra la portata nel tempo
come pure la portata minima e massima in ingresso alla
stazione.
Smaltimento 4%
Smaltimento 4%
4%
Diagramma della durata
Inizialiun
10%sistema di pompaggio e si valuta
Quando si progetta
10%
l'investimento iniziale,
Energeticiper
34%prima cosa è importante
ottimizzare il sistema per la portata più comune. Uno degli
Manutenzione 26%
errori più frequenti consiste nell'ottimizzare la pompa e la
Operativi massima
8%
stazione per la portata
specificata.
34%
Fermo macchina 4%
Ambientali 6%
Installazione e messa in servizio 8%
26%
Smaltimento 4%
Diagramma della durata
8—
7—
Portata in ingresso (l/s)
6—
5—
4—
3—
2—
1—
0 l—
0
l
l
6
12
l
18
Tempo (ore)
Figura 1: L'analisi preventiva delle variazioni di portata delle acque reflue può contribuire a evitare il sovradimensionamento della stazione di
pompaggio.
P 4
l
24
Progettazione del sistema
L'investimento iniziale include il costo delle pompe
e la costruzione della stazione di pompaggio con
relative tubazioni. Una stazione più grande richiede
un investimento maggiore a causa delle opere e dei
materiali aggiuntivi necessari. Una pompa da pozzo
sovradimensionata crea anche condizioni meno
favorevoli per il pompaggio e consente una maggiore
sedimentazione nel pozzo.
Per il pompaggio delle acque reflue, la progettazione
della stazione è di fondamentale importanza per la
riduzione degli intasamenti e il deposito di detriti (figura
2). Ovviamente, questo aspetto è meno importante per il
pompaggio di acque pulite.
Consigli inerenti la progettazione delle stazioni sono
disponibili in “Hydraulic Institute Intake Design Standard
9.6”. La maggior parte dei produttori fornisce anche linee
guida per il design di una pompa pozzo e vari strumenti
per la progettazione della stazione. Utilizzando uno
strumento di progettazione della stazione di pompaggio
è possibile ottimizzare la portata in ingresso alla pompa
riducendo al minimo gli effetti negativi e di ridurre
notevolmente l'investimento iniziale.
In caso di retrofit o casi particolari ai quali non è possibile
applicare un design standard. potrebbe essere necessario
effettuare un'analisi fluidodinamica computazionale (CFD
CFD=Computational Fluid Dynamics) o un test su un
modello fisico in scala per garantire un design ottimale
della stazione.
La scelta del diametro ottimale della tubazione di
mandata è altrettanto importante, particolarmente nei
sistemi che richiedono una tubazione di mandata molto
lunga. La tubazione di mandata va opportunamente
dimensionata per ridurre l'investimento iniziale, i costi
energetici e il rischio di sedimentazione. Sebbene una
tubazione di diametro più piccolo sia meno costosa da
acquistare e installare, è altrettanto vero che la velocità
aumenterà determinando pertanto maggiori costi
energetici e di pompaggio. Una tubazione di diametro
maggiore, determina invece velocità più basse e ciò
comporta maggiori rischi di sedimentazione in certe
condizioni operative.
Durata
La progettazione del sistema incide notevolmente
sull'investimento, ma il fattore che incide maggiormente è
la durata prevista del sistema. Maggiore è la durata di un
sistema di pompaggio minore è la sua incidenza sul costo
iniziale, in quanto quest'ultimo finirà per rappresentare
una percentuale sempre più piccola del costo totale
del ciclo di vita. Nel valutare la durata di una stazione di
pompaggio si possono paragonare stazioni già esistenti.
Figura 2: Esempio di design ottimizzato di una stazione di pompaggio.
P 5
Iniziali 10%
10%
Energetici 34%
6%
Molti fattori contribuiscono a determinare
il consumo di
4%
energia di un sistema di pompaggio: prevalenza totale,
8%
efficienza totale delle pompe (azionamenti, motori e34%
idraulica) e capacità di mantenere un'elevata efficienza nel
tempo. Il mantenimento di un'elevata efficienza nel tempo
è uno dei principali fattori per le pompe
che gestiscono
26%
residui solidi (si veda il white paper “Understanding
Sustained Efficiency in Non-Clog Pumps”, versione
disponibile in lingua inglese).
8%
4%
Iniziali 10%
10%
Energetici 34%
6%
Manutenzione 26%
4%
Operativi 8%
8%
34%
Fermo macchina 4%
Ambientali 6%
26%
Installazione e messa in servizio 8%
Scelta del diametro della tubazione
Manutenzione 26%
Nei fluidi che contengono residui solidi, la velocità
Operativi
8% nella tubazione di mandata influenza sia la
del
fluido
quantità
di sedimento
sia il consumo energetico (figura
Fermo macchina
4%
3). Se è vero che le alte velocità nella tubazione di
Ambientali 6%
mandata
riducono il rischio di accumulo di sedimenti,
èInstallazione
altrettanto
veroin che
il consumo
energetico aumenta
e messa
servizio
8%
significativamente. Quando l'efficienza totale è costante,
Smaltimento 4%
il consumo energetico aumenta di un valore pari alla
variazione di velocità elevata al quadrato.
10% del fluido
Al contrario, il funzionamento
a basseIniziali
velocità
4% 10%
nella tubazione
di
mandata
riduce
il
consumo
energetico,
8%
Energetici 34%
ma aumenta il rischio di sedimentazione. Un ulteriore
6%
Manutenzione 26%
rischio è costituito dal fatto che se l'acqua
viaggia
4%
lentamente nella tubazione, potrebbeOperativi
formarsi
8% uno
34%
strato8%
di melma con conseguenti
problemi di produzione
Fermo macchina 4%
di acido solfidrico (H2S). Il diametro è quindi molto
Ambientali
6%
importante nella scelta delle tubazioni
di aspirazione,
scarico e mandata.
Installazione e messa in servizio 8%
26%
4%
Consumo di energia rispetto a rischioSmaltimento
di sedimentazione
Smaltimento 4%
4%
L'energia specifica è quell'energia necessaria per 8%
trasportare un volume di liquido in uno specifico sistema di
pompaggio. La soluzione con la minore energia specifica è
quella destinata a pompare il fluido con il minore consumo
26%
energetico.
4%
Rischio
Energia specifica
Uno dei metodi per scegliere il sistema di pompaggio delle
8%
acque reflue con il minor consumo di energia consiste
6%
nell'utilizzare l'energia specifica come misura comparativa.
Problemi di
Iniziali 10%
sedimentazione
Inquinamento aria
10%
Consumo energetico
Energetici 34%
34%
Manutenzione 26%
Operativi 8%
Fermo macchina 4%
Ambientali 6%
Flussaggio
tubazione
4%
Velocità ottimale
Costi energetici
8%
Installazione e messa in servizio 8%
Velocità del
Smaltimento
4%fluido
L'energia specifica viene calcolata in base a questa formula: Figura 3: Consumo energetico e rischio di sedimentazione a differenti
Energia P x tempo
velocità in una tubazione di mandata.
Es=
=
Volume = Q x tempo
Con il pompaggio a velocità variabile, è possibile
ridurre la velocità del fluido sotto il limite normalmente
L'equazione può essere ulteriormente sviluppata:
consigliato di 0,7m/s (2,5 piedi/s) per periodi di tempo
Energia P x tempo ρgQH 1
H
prolungati e flussare la linea di scarico aumentando
Es=
=
=
=
la velocità del fluido per brevi periodi di tempo. La
ηtot Q ηtot
sedimentazione varia in base al tipo e alla concentrazione
ρg Volume =Q x tempo
di sedimenti pesanti e grasso presenti nel fluido: più
elevata è la concentrazione di limo e sabbia, maggiore
g = accelerazione di gravità
sarà il rischio di sedimentazione. La frequenza del
ηtot = efficienza totale del sistema di pompaggio
flussaggio dipende dalla progettazione del sistema,
ρ
= densità
dal grado e tipo di contaminanti pompati e dalla
velocità minima necessaria per mantenere condizioni di
Come illustrato sopra, l'energia specifica può anche
funzionamento ottimali.
essere espressa come prevalenza diviso efficienza totale
moltiplicato una costante. Pertanto, l'energia specifica può Una soluzione alternativa consiste nel dividere in due
essere diminuita riducendo al minimo la prevalenza oppure la tubazione di mandata: Una di diametro più piccolo
aumentando l'efficienza totale.
per portate più basse e una di diametro più grande per
portate più alte. In questo modo, si mantiene sempre la
L'energia specifica di un certo sistema di pompaggio può
velocità ottimale per tutti i tipi di portata e si ottiene in più
essere calcolata utilizzando strumenti più completi per la
anche la ridondanza.
scelta della pompa.
P 6
Efficienza totale
L'idraulica, il motore e l'azionamento influiscono
significativamente sull'efficienza di una pompa.
viene spenta al termine del ciclo operativo. All'inizio del
ciclo successivo, spesso la pompa ha ripristinato la piena
efficienza, poiché sono stati rimossi tutti i residui solidi
(figura 5b).
Efficienza totale – Idrauliche
Efficienza di una pompa per acque reflue
L'efficienza di una pompa varia ampiamente a seconda
del tipo di girante. L'efficienza indicata dal produttore
si riferisce alle prestazioni con acque pulite. Tuttavia,
con alcune giranti l'efficienza della pompa si riduce
drasticamente nelle acque reflue, spesso a causa di un
parziale intasamento della girante. Sono stati condotti
alcuni test comparativi in laboratorio tra diversi tipi di
idraulica con la simulazione di acque reflue (si veda la
figura 4).
Pompa convenzionale rispetto a una autopulente
a. Pompa per acque
reflue convenzionale
b. Pompa
convenzionale
utilizzata in modo
intermittente
Tempo
Elevata efficienza continua
Indipendentemente dal tipo di girante, è importante
mantenere costante l'efficienza iniziale. Usura e
intasamenti sono importanti cause della diminuzione di
efficienza idraulica.
Efficienza
idraulica
Tempo
Consumo
energetico
c. Girante
autopulente
Tempo
Elevata efficienza
continua
Figura 5a, b e c: L'efficienza energetica viene mantenuta a un livello
elevato e costante quando si utilizza una girante autopulente.
Quando i residui solidi contenuti nelle acque reflue,
ad esempio materiale fibroso, entrano in una pompa
convenzionale, rimangono impigliati nei bordi d'ingresso
della girante e in altri punti della pompa. Questi depositi
spesso determinano una riduzione della portata e
dell'efficienza. In questi casi si parla di intasamento
parziale (figura 5a).
Quando si utilizza un azionamento a velocità variabile,
la pompa ha dei cicli operativi più lunghi. Ciò potrebbe
determinare un aumento dei depositi di residui solidi
fibrosi. Gli azionamenti a velocità variabile dotati di
specifico software per le pompe per acque reflue sono in
grado di rilevare il rischio di intasamento e avviare un ciclo
di pulizia della pompa che ne impedisce l'intasamento
completo.
Se i residui solidi continuano a depositarsi nella
pompa, potrebbe verificarsi un intasamento totale
con conseguente fermata della pompa stessa, una
situazione che richiede costosi interventi di manutenzione
straordinaria. Se una pompa per acque reflue
convenzionale viene utilizzata in modo intermittente,
è possibile che i depositi vengano eliminati dal ritorno
di flusso. Il ritorno di flusso si verifica quando la pompa
Un'elevata efficienza continua può essere ottenuta
scegliendo una pompa dotata di idraulica autopulente,
come, ad esempio, una girante con tecnologia N (figura
5c). Gli interventi di manutenzione straordinaria possono
essere ridotti a un minimo assoluto abbinando ad una
girante dotata di idraulica autopulente un azionamento
a velocità variabile con funzioni di rilevamento degli
intasamenti e pulizia della pompa.
Efficienza di diversi tipi di giranti
90
Efficienza in acque pulite
Efficienza in test di intasamento
80
Efficienza (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
Monocanale chiusa
Bicanale
Vortice
A vite
Tipo di girante
Monocanale aperta
Chopper
Autopulente
(tecnologia N)
Figura 4: Molti tipi di giranti perdono molta della loro efficienza se impiegate in acque reflue, ad eccezione delle chopper e delle pompe
dotati di tecnologia N autopulente.
P 7
Efficienza totale – Motori
I motori elettrici CA sono classificati in base alla loro
efficienza in conformità con lo standard internazionale
IEC 60034-30-1. Il sistema di classificazione IEC include
classi di rendimento che vanno da IE1 a IE4, dove IE4
rappresenta la classe di motori con la massima efficienza.
Il requisito di efficienza minimo aumenta con l'aumentare
della potenza del motore.
Efficienza totale – Azionamenti
L'energia specifica per un dato sistema varia in base alla
velocità della pompa. Dal punto di vista del risparmio
energetico, la velocità ottimale si ottiene quando la
pompa gira a una frequenza corrispondente alla minima
energia specifica. Il punto di lavoro segue la curva di
sistema quando si riduce la frequenza. La figura 7 mostra
tre diverse curve di sistema – S1, S2 e S3.
La figura 6 mostra le differenze di efficienza minima tra
i vari livelli IE in base agli standard attuali. Più grande
è il motore, minore è il risparmio da un punto di vista
percentuale.
Sistema S1: Questa curva di sistema rappresenta un
sistema di sollevamento (la prevalenza statica è superiore
alle perdite di carico per attrito). Il potenziale risparmio
energetico del funzionamento a velocità variabile nei
sistemi di sollevamento, con il punto di lavoro posto a
sinistra del punto di massima efficienza, è basso, perché
quando si riduce la velocità della pompa l'efficienza
della pompa diminuisce più rapidamente di quanto non
aumenti la prevalenza totale.
Per stabilire se un investimento è conveniente o meno, si
consiglia di eseguire un'analisi LCC. Si noti come il costo
associato alla scelta di una classe di efficienza più alta
abbia un'incidenza relativamente elevata sui costi totali.
Per questa ragione, il numero di ore di funzionamento
all'anno di un motore rappresenta un parametro
fondamentale e va necessariamente incluso nell'analisi.
Un tempo di funzionamento normale per una stazione di
pompaggio per acque reflue è di circa 1.500 ore all'anno.
Sistema S2: Questo sistema presenta un migliore
potenziale di risparmio energetico rispetto al Sistema S1,
in quanto la prevalenza totale diminuisce più rapidamente
dell'efficienza, quando si riduce la velocità della pompa.
Ciò viene evidenziato applicando la specifica formula
dell'energia alla curva del Sistema S2.
Classi di efficienza IE1- IE4
100
Efficienza (%)
95
90
85
IE1
IE2
80
IE3
IE4
75
70
0.75
1.5
2.2
4
8
15
22
37
55
Potenza (kW)
Figura 6: Classi di efficienza IE1- IE4 per motori di diverse taglie.
P 8
90
132
200
315
400
500
Curva delle prestazioni VFD
Es=
25 —
20 —
Prevalenza [m]
60%
S3
H
ηtot
ρg
S2
70%
S1
80%
15 —
80%
10 —
70%
60%
5—
0 l—
0
l
l
50
100
25 Hz
35 Hz
30 Hz
45 Hz
40 Hz
50 Hz
l
l
l
150
200
250
Portata [l/s]
Figura 7: Curve di sistema relative a tre diversi sistemi di pompaggio – S1, S2 e S3.
Sistema S3: Si tratta prevalentemente di un sistema
di circolazione (prevalenza statica bassa o nulla). Qui il
potenziale di risparmio energetico è massimo, in quanto
l'efficienza del sistema di pompaggio è quasi costante a
fronte della riduzione della prevalenza totale, quando si
riduce la velocità della pompa.
La figura 8 mostra l'energia specifica delle tre diverse
curve di sistema. Chiaramente, il Sistema S3 presenta il
maggiore potenziale di risparmio energetico se abbinato
a un VFD (azionamento a frequenza variabile), con la
frequenza ottimale di ogni singola pompa fissata a 23 Hz.
Questa, infatti, è la frequenza alla quale viene consumata
la minore quantità di energia per trasportare il liquido nel
Sistema S3.
Energia specifica
0,12 —
S3
S2
Trovare la frequenza ottimale dal punto di vista del
consumo energetico durante il funzionamento di una
pompa a velocità variabile è piuttosto complicato. Uno
dei metodi per identificare la velocità ottimale consiste
nell'utilizzare degli algoritmi. Alcune pompe dispongono
di controlli intelligenti che si avvalgono di algoritmi per
ottimizzare automaticamente la velocità al fine di ridurre
al minimo il consumo energetico. Questi algoritmi
utilizzano un processo iterativo per stabilire la velocità
ottimale e adattarla alle variazioni che possono intervenire
nel sistema, come variazioni di portata, variazioni di
prevalenza o riduzione delle prestazioni della pompa.
Condurre uno studio teorico del sistema di pompaggio
è un altro metodo per identificare la frequenza ottimale.
Tuttavia, questo approccio presenta alcuni svantaggi, tra
cui la possibilità che nel sistema intervengano variazioni in
un qualunque momento del ciclo di esercizio.
S1
Energia specifica (kwh/m³)
0,10 —
0,08 —
0,06 —
0,04 —
0,02 —
0,00 l—
0
l
l
l
l
l
l
10
20
30
40
50
60
Nota: L'azionamento consuma energia, determinando
una riduzione di efficienza nell'ordine del 3–4%
Frequenza (Hz)
circa. Pertanto, il risparmio energetico ottenuto dal
funzionamento alla frequenza ottimale deve essere
Figura 8: L'energia specifica per S1, S2 e S3 come funzione della
maggiore di questa percentuale, altrimenti non si avrà
frequenza, con il maggiore potenziale di risparmio energetico individuato
nessun vantaggio nell'utilizzare un azionamento a velocità
nel Sistema di pompaggio S3.
variabile.
P 9
Investimenti potenziali per la riduzione dei consumi
energetici
La figura 9 mostra una tipica ripartizione dei consumi
energetici in una stazione di sollevamento delle acque
reflue. La figura mostra altresì il potenziale risparmio che
si potrebbe ottenere a fronte di un investimento nella
riduzione dei consumi energetici.
Una differenza fondamentale tra le singole stazioni di
pompaggio è data dalla quantità di energia dedicata
al superamento della prevalenza statica (il lavoro di
sollevamento effettivo fatto dalla pompa) e quella
dedicata al superamento della prevalenza dinamica
(perdite di carico per attrito nel sistema e nella
tubazione di mandata). Per i sistemi di pompaggio con
lunghe tubazioni di mandata, le perdite nelle tubazioni
costituiscono il fattore principale, mentre per le stazioni
How
How
power
power
is used
is usedl'energia
Come
viene
utilizzata
60 60
Potenza utilizzata (kW)
Potenza utilizzata (kW)
50 50
Perdite
Perdite
motore
motore
40 40
Perdite
Perdite
pompa
pompa
30 30
Perdite
Perdite
stazione
stazione
di pompaggio
di pompaggio
potenziali risparmi energetici imputa un 50% all'utilizzo
di un azionamento con funzione di ottimizzazione dei
consumi, un 5% all'uso di un motore con efficienza
di classe Premium e un 45% all'uso di una girante
autopulente.
Nel caso di un sistema di sollevamento delle acque reflue,
l'adozione di un motore con efficienza di classe Premium
consente un risparmio energetico piuttosto limitato, ma
potrebbe rendersi necessaria per la conformità ai livelli di
emissione dei gas serra, ai requisiti per beneficiare delle
agevolazioni fiscali o ai requisiti di legge.
L'analisi LCC rappresenta un eccellente strumento per il
calcolo del periodo di ammortamento dell'investimento e
dunque un'eccellente guida alla scelta dell'investimento
giusto.
Costo dell'energia nel tempo
Il costo dell'energia è in aumento in molte parti del
mondo e si prevede che continuerà ad aumentare. Uno
studio intitolato World Energy Outlook 2014 (WEO-2014),
pubblicato dalla IEA (International Energy Agency), mostra
i costi energetici stimati per differenti aree geografiche
fino al 2040 (figura 11).
L'aumento stimato dei costi energetici può essere incluso
in quasi tutti gli strumenti di analisi LCC.
Perdite
Perdite
della
della
condotta
condotta
principale
principale
20 20
Costo medio ponderato dell'energia per i consumatori (uso
abitativo, uso commerciale, uso industriale e uso agricolo)
Vantaggio
Vantaggio
(statico)
(statico)
10 10
$/toe
0 0
Figura 9: Ripartizione dei consumi energetici in una tipica stazione di
pompaggio delle acque reflue.
di sollevamento puro (ad esempio, nella maggior parte
delle applicazioni con pompe a elica), la prevalenza statica
rappresenta il valore principale della prevalenza totale.
Quando si investe in un azionamento dotato di funzione
di ottimizzazione energetica, il consumo di energia può
essere ridotto del 20 – 50% o più nei sistemi con lunghe
tubazioni di mandata. Questo può avere un influenza
sostanziale sul consumo totale di energia. Per contro,
Idraulica
autopulente 45%
Funzione di
riduzione energia 50%
Efficienza
Premium 5%
Figura 10: Ripartizione dei risparmi energetici indotti dagli investimenti
mirati in azionamenti, motori e impianti idraulici.
l'investimento in motori di maggiore efficienza non
permette di risparmiare così tanto.
Azionamenti, motori e impianti idraulici sono i tre
investimenti chiave che possono ridurre i consumi
energetici nel tempo (figura 10). Una tipica ripartizione dei
P 10
2040
1,500
1,000
500
0
Unione
Europea
5%
45%
2013
2,000
N° N°
di pompe
di pompe
(3) (3)
50%
2008
Giappone
Stati
Uniti
Cina
India
Figura 11: Tutte le economie devono affrontare costi maggiori, ma
questo aumento dei costi non è uniforme: La Cina sta superando gli
Stati Uniti, i costi raddoppieranno in India e rimarranno alti nell'unione
Europea e in Giappone.
© OECD/IEA 2014 World Energy Outlook, Presentazione
del 12 novembre 2014 a Londra. Licenza: www.iea.org/t&c/
termsandconditions
Nelle aree in cui i costi energetici sono molto bassi
oppure per le stazioni di pompaggio funzionanti solo
occasionalmente nel corso dell'anno, il costo dell'energia
viene spesso omesso dal calcolo LCC.
Alcuni paesi impongono requisiti di legge per la riduzione
dei consumi energetici. In questi casi, l'analisi LCC può
risultare estremamente utile per la scelta della soluzione
ottimale con il più basso consumo di energia.
Esempio 1 Come ridurre il consumo di energia in un sistema di pompaggio
24.0
In questo esempio, l'analisi LCC viene utilizzata per
23.0
stabilire se l'investimento in un azionamento dotato
22.0
di funzioni di riduzione dei consumi energetici sia
finanziariamente giustificato. Nel calcolo, sono stati
21.0
considerati solo i fattori pertinenti. I costi associati
all'installazione, allo smaltimento e ai periodi di fermo
20.0
attività sono stati considerati invariati.
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
20
25
30
35
40
45
50
55
Frequenza (Hz)
3 è al minimo a 32Hz.
Figura
12: L'energia
specifica
Specific
energy (kWh/m
)
19.0
18.0
Energia specifica
Energia specifica (kWh/m3)
Tipo
di stazione: Stazione di pompaggio acque grezze
[m] Head
Fluido: Acqua pulita
Tempo di funzionamento: 5.000 ore/anno (per pompa)
28.0
Pompe: 3 NP 3301 LT 55 kW (1 di riserva)
27.0
Durata utile prevista: 25 anni
Sistema A: Pompe a velocità costante
26.0
Sistema B Pompe dotate di azionamento a frequenza
25.0
variabile e funzione di riduzione dei consumi
energetici
L'azionamento con la funzione di riduzione dei consumi
energetici troverà automaticamente la frequenza
con la minore energia specifica e ciò equivale a dire
che l'energia necessaria per trasportare il fluido sarà
ottimizzata al massimo possibile. Per questo sistema, la
frequenza sarà di 32 Hz, come illustrato nella figura 12.
Il diagramma della curva di sistema, della curva della
pompa e del punto di lavoro è riportato nella figura 13.
Curva di sistema
[m]
17.0
16.0
15.0
82.8%
%
14.0
Eff.
13.0
12.0
82.8%
2 %
11.0
10.0
9.0
82 8%
82.8%
%
8.0
1
7.0
6.88 m
82.8%
82
8
8%
%
6.0
82.8%
5.0
82 8%
82.8%
8
%
4.0
82.8%
%
3.0
2.0
1.0
25 Hz
152.9 l/s
0.0
0
50
100
150
32 Hz 35 Hzz
30 Hz
200
250
300
350
400
450
Figura 13: Diagramma della curva di sistema, della curva della pompa e del punto di lavoro.
40 Hz
500
45
4
5 Hz
550
620 422mm
2
600
[l/s]
Curve according to: ISO
9906
P 11
1,800,000
1,600,000
Costo del ciclo di vita netto ($)
Come riportato nella figura 14, il costo totale del sistema
di pompaggio, inclusi i costi di investimento iniziale,
energia, manutenzione, ambientali e operativi, ammonta a
$1.620.000 per il Sistema A e a $1.215.000 per il Sistema
B. Sebbene il costo di acquisto iniziale del Sistema B
sia più alto, il minore consumo di energia riduce di
circa un anno e mezzo il periodo di ammortamento di
quell'investimento (figura 15).
1,400,000
1,200,000
1,000,000
800,000
600,000
400,000
200,000
0
Sistema A
Sistema B
Costo del ciclo di vita netto ($)
Ripartizione dei costi totali
1,800,000
Cenv (Costi ambientali)
1,600,000
Cm (Costi di manodopera e riparazione)
Co (Costi operativi)
1,400,000
Ce (Costi energetici)
Cic (Costo iniziale di acquisto)
1,200,000
1,000,000
800,000
600,000
400,000
200,000
0
Sistema A
Sistema B
Figura 14: Il Sistema B ha registrato un costo totale minore del ciclo
diCenv
vita del
sistema
di pompaggio grazie alla riduzione dei costi
(Costi
ambientali)
energetici.
Cm (Costi di manodopera e riparazione)
Co (Costi operativi)
Ce (Costi energetici)
Cic (Costo iniziale di acquisto)
Calcolo del periodo di ammortamento dell'investimento
Costo netto accumulato ($)
1,800,000
1,600,000
1,400,000
1,200,000
1,000,000
Tempo di ammortamento: 1.33 anni
800,000
600,000
400,000
200,000
0
0
1
2
Sistema A
3
4
5
6
7
Sistema B
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Anno
Figura 15: Il tempo di ammortamento dell'investimento per il Sistema B è di un anno e mezzo circa.
P 12
18
19
20
21
22
23
24
25
iali 10%
8%
ergetici 34%
Iniziali 10%
10%
Energetici 34%
6%
nutenzione 26%
Manutenzione 26%
4%
erativi 8%
mo macchina 4%
4%
Operativi 8%
34%
8%
Manutenzione
Fermo macchina 4%
Ambientali 6%
bientali 6%
opportuno utilizzare queste informazioni per stimare i
costi della manutenzione straordinaria.
La manutenzione di un26%
sistema di pompaggio può
esseree messa in servizio 8%
Installazione
L'intasamento è una delle cause più comuni degli
divisa in due parti distinte: Manutenzione programmata e
Smaltimento 4%
interventi di manutenzione straordinaria. Il numero di
manutenzione straordinaria.
intasamenti di una pompa può variare notevolmente. I
principali fattori da valutare sono:
allazione e messa in servizio 8%
altimento 4%
8%
4%
Iniziali 10%
10%
• Il tipo di idraulica della pompa
• Il tipo di fluido pompato
• Entità dello scostamento di funzionamento della pompa
dal punto di miglior rendimento
• Durata dei cicli di pompaggio
• Taglia della pompa
• Coppia del motore
Energetici 34%
6%
Manutenzione 26%
4%
Operativi 8%
34%
8%
Fermo macchina 4%
Ambientali 6%
26%
Stima del numero di intasamenti
Esperti di idraulica delle pompe, ingegneri, personale
di laboratorio e tecnici dell'assistenza di Xylem hanno
effettuato uno studio volto a stimare le probabilità di
intasamento di una pompa in applicazioni di pompaggio
delle acque reflue. I test fisici su larga scala unitamente
alle misurazioni sul campo e ai dati raccolti dalla vasta
esperienza in applicazioni di pompaggio delle acque
reflue hanno fornito i seguenti risultati.
Installazione e messa in servizio 8%
Smaltimento 4%
Manutenzione programmata
La manutenzione programmata è quella già prevista
dall'operatore. In genere, è basata sulle raccomandazioni
fornite dal costruttore dell'apparecchiatura.
L'intervallo tra gli interventi di manutenzione varia da
produttore a produttore e incide sui risultati dell'analisi
LCC. Vanno inclusi anche i costi delle parti di ricambio,
della manodopera e del trasporto.
Per stimare il numero di intasamenti di una pompa in un
anno di funzionamento, bisogna trovare il coefficiente di
intasamento nella tabella 16. Il coefficiente di intasamento
dipende dal tipo di idraulica della pompa e dal tipo
di fluido pompato (acque pulite, acque reflue con
grigliatura fine e acque reflue non grigliate). La tendenza
all'intasamento dipende anche dalla taglia della pompa.
Valori forniti per pompe di tre diverse taglie, 1,5 – 7,4 kW,
7,5 – 22 kW e 22,1 – 105 kW.
Le raccomandazioni in merito agli intervalli di
manutenzione spesso si trovano nella guida
all'installazione, funzionamento e manutenzione fornita
dal costruttore.
Manutenzione straordinaria
I costi della manutenzione straordinaria sono decisamente
più difficili da stimare. Qualora l'operatore della stazione
abbia già esperienze in merito o possa attingere a
esperienze di altre stazioni di pompaggio simili, è
Nota: I numeri riportati nella tabella possono variare a
seconda del tipo di fluido pompato. Occorre anche tenere
in considerazione le circostanze locali e, se necessario,
apportare le opportune rettifiche ai valori.
Coefficiente di intasamento per diverse giranti
Controllo On/Off
Acque reflue con grigliatura fine
Acque reflue non grigliate
1,5 – 7,4
1,5 – 7,4
7,5 – 22
22,1 – 105
Monocanale aperta
0,75
0,75
0,5
Monocanale chiusa
0,75
0,75
0,5
1
1
0,75
0,75
0,75
0,5
A vortice
0,5
0,5
0,25
Tecnologia N
0,25
0,25
0
Potenza (kW)
Bicanale chiusa
A vite
Acque pulite
1,5 – 7,4
7,5 – 22
0
22,1 – 105
7,5 – 22
22,1 – 105
0,5* (Coefficiente per acque
reflue non grigliate)
Tabella 16: Coefficiente di intasamento delle giranti in diversi tipi di fluidi. La girante bicanale chiusa in acque reflue non grigliate viene impostata
su uno come riferimento.
P 13
8760
x Coefficiente
intasamento x 10
80%
60%
Investimento
iniziale
40%
Costo
energetico (4h/g)
20%
Manutenzione
programmata
0%
iniziale
Esempi
40%
di ripartizione dei costi del cicloCosto
di vita (LCC)
energetico (4h/g)
per diverse stazioni
I grafici a barre sulla destra rappresentanoManutenzione
la ripartizione
20%
programmata
dei costi del ciclo di vita per pompe di taglie diverse.
0%
5 kW
15 kW
30 kW
60 kW
La figura
17 mostra
la ripartizione
dei costi per una
Dimensioni
della
pompa
stazione di pompaggio con zero richieste di intervento
per pompe intasate. Chiaramente, in questo caso la
dominante è il costo dell'energia, indipendentemente
dalla taglia del motore. La percentuale del costo
dell'energia aumenta solo marginalmente con un motore
di taglia più grande.
Distribuzione dei costi
La figura 18 mostra cosa accade quando il costo di due
richieste di intervento per manutenzione straordinaria
viene inserito nello stesso calcolo. Il costo degli interventi
100%
è pari o superiore al costo delle pompe. Si tratta di una
situazione abbastanza comune per le piccole stazioni di
80%
Investimento
pompaggio delle acque reflue.
iniziale
80%
Investimento
iniziale
60%
100%
40%
Costo
energetico (4h/g)
Investimento
Manutenzione
iniziale
programmata
80%
20%
60%
100%
0%
40%
80%
Costo
energetico (4h/g)
5 kW
15 kW
30 kW
60 kW
Dimensioni della pompa
0%
40%
Infine, la figura 19 riporta il calcolo LCC per
una stazione
energetico
(4h/g)
molto
problematica
con
dieci
richieste
di
intervento
Manutenzione
40%
programmata
l'anno. In questa situazione, il costo della manutenzione
Manutenzione
straordinaria
supera
di
molto
gli
altri
costi
per le stazioni
20%
straordinaria
che utilizzano pompe di taglia più piccola.(2Per
le pompe
chiamate)
di
taglia
più
grande,
il
costo
dell'energia
rimane
ancora il
0%
5 kWimportante.
15 kW
30 kW
60 kW
fattore più
Dimensioni della pompa
Contratti di manutenzione
Per le applicazioni in cui ogni interruzione imprevista
causa gravi problemi, un contratto di manutenzione che
garantisca una manutenzione regolare e programmata
rappresenta un modo di migliorare l'affidabilità della
stazione di pompaggio. I contratti di manutenzione
possono includere ispezioni programmate (in genere, da
1 a 4 all'anno). Ciò consente di evitare fermi macchina
imprevisti e costosi interventi di emergenza, che tendono
a verificarsi in assenza di una manutenzione preventiva.
I contratti di manutenzione possono includere servizi
prioritari che contribuiscono a ridurre i fermi macchina.
Manutenzione
programmata
Investimento
iniziale
Manutenzione
straordinaria
Costo
(2 energetico
chiamate) (4h/g)
20%
60%
5 kW
15 kW
30 kW
60 kW
Dimensioni della pompa
Manutenzione
programmata
Manutenzione
20%18: Ripartizione dei costi per una stazione di pompaggio
Figura
con due
straordinaria
(2 chiamate)
richieste di intervento.
0%
5 kW
15 kW
30 kW
60 kW
Dimensioni della pompa
100%
80%
Investimento
iniziale
60%
Costo
energetico (4h/g)
40%
Manutenzione
programmata
20%
Manutenzione
straordinaria
(2 chiamate)
0%
5 kW
15 kW
30 kW
80%
60%
40%
20%
0%
60 kW
Costo
60%
P 14
30 kW
Dimensioni della pompa
100%
Distribuzione dei costi
Distribuzione dei costi
Distribuzione dei costi
Distribuzione dei costi
La stima dell'incidenza di intasamenti si basa sul
100%
presupposto che la pompa funzioni al punto di massima
efficienza. Se la pompa funziona con un sostanziale
80%
scostamento rispetto al punto di massima efficienza, la
probabilità di intasamenti aumenta.
Investimento
60%
15 kW
Figura 17: Ripartizione dei costi per una stazione di pompaggio senza
richieste di intervento.
Distribuzione dei costi
seguente formula: Nota: Se la pompa è dotata di un
azionamento con ciclo di pulizia e girante autopulente, la
probabilità di un intasamento si riduce quasi a zero.
5 kW
Distribuzione dei costi
Ore funzionamento
100%
60 kW
Dimensioni della pompa
Figura 19: Ripartizione dei costi per una stazione di pompaggio con dieci
richieste di intervento.
A complemento dei contratti di manutenzione, spesso
sono disponibili anche sistemi di monitoraggio e
supervisione. Questi sistemi possono inviare avvisi
che richiedono un intervento correttivo prima che una
pompa vada fuori servizio. Gli avvisi e allarmi possono
essere inoltrati agli addetti all'assistenza su chiamata e le
funzioni aggiuntive di registrazione degli eventi possono
consentire di effettuare la diagnostica della pompa in
remoto per evitare ulteriori fermi attività imprevisti.
I sistemi possono essere impostati per inviare
tempestivamente gli avvisi in modo da ridurre al minimo
il rischio di fermo macchina e permettere al personale
di agire rapidamente prima che si verifichi un problema
grave.
100%
Distribuzione dei costi
Intasamenti all'
anno = 100%
Distribuzione dei costi
Poiché il numero di ore di funzionamento è correlato al
numero di intasamenti, nel calcolo si tiene conto anche di
questo valore. Il valore viene calcolato come percentuale
del tempo di funzionamento della pompa moltiplicato
il coefficiente di intasamento riportato nella tabella a
pagina 13 moltiplicato un fattore 10, come riportato nella
80%
60%
40%
20%
0%
Esempio 2 Come ridurre la manutenzione straordinaria in un sistema di pompaggio
Ripartizione dei costi totali
Costi netti del ciclo di vita ($)
160,000
Tipo di stazione: Stazione di pompaggio acque reflue
esistente
Fluido: Acque reflue non grigliate
Tempo di funzionamento: 1.500 ore/anno
Durata utile prevista: 15 anni
Richieste di intervetno all'anno: 26
Sistema A: Sistema esistente con due giranti bicanale
chiuse da 30 kW (una delle pompe è di
riserva)
Sistema B Sistema aggiornato con due pompe NP3202,
girante da 30 kW con tecnologia N (una delle
pompe è di riserva)
140,000
120,000
100,000
80 000
60,000
40,000
20,000
0
Sistema A
Sistema B
Cm (Costi di manodopera e riparazione)
Co (Costi operativi)
Ce (Costi energetici)
Cin (Costi di installazione e messa in servizio)
Cic (Costo iniziale di acquisto)
Figura 20: Il Sistema B ha registrato un minore costo del ciclo di
vita grazie alla riduzione della manutenzione straordinaria derivata
dall'utilizzo di pompe autopulenti con tecnologia N.
In questo esempio, una stazione di pompaggio di
media grandezza sta avendo problemi di intasamento
della pompa che richiede necessariamente interventi di
manutenzione straordinaria. La stazione ha due pompe da
30 kW che si intasano in media ogni due settimane. Viene
effettuata un'analisi LCC per stabilire se una sostituzione
che utilizza due nuove pompe con tecnologia N al posto
delle attuali pompe con giranti bicanale chiuse sia un
buon investimento. L'installazione di due pompe con
tecnologia N consentirà di azzerare l'incidenza degli
intasamenti.
Poiché questo esempio si riferisce a una sostituzione,
ciò significa che gli unici fattori rilevanti per l'analisi LCC
sono il costo iniziale della pompa, i costi di installazione e
messa in servizio, i costi energetici, i costi operativi e i costi
di manutenzione. L'analisi LCC (figura 20) mostra che il
costo del Sistema A ammonta a $146.000 su un periodo di
15 anni, mentre il costo del Sistema B ammonta a $93.000,
quindi una differenza di $53.000. Il costo iniziale delle
nuove pompe con tecnologia N ha un periodo di
ammortamento dell'investimento di meno di 4 anni (figura
21). Ciò significa che l'investimento iniziale nella nuova
pompa riduce sensibilmente i costi di manutenzione, in
quanto si riduce il numero di richieste di intervento per
manutenzione straordinaria. Inoltre, prolunga la durata del
sistema.
Il costo della manutenzione straordinaria spesso si
aggiunge ai costi di manodopera, parti di ricambio e
viaggio. In questo esempio, il costo per ora/uomo è di
$100, mentre ogni intervento richiede in media due ore. In
questo caso, non sono necessarie parti di ricambio.
Calcolo del periodo di ammortamento dell'investimento
Costo netto accumulato ($)
160,000
140,000
120,000
Tempo di ammortamento: 3.74 anni
100,000
80,000
60,000
40,000
20,000
0
0
1
Sistema A
2
3
4
Sistema B
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Anno
Figura 21: Il periodo di ammortamento dell'investimento per il Sistema B è inferiore ai 4 anni.
P 15
2288 . Life cycle cost . 1 . Italian . 1 . 20150907
Conclusioni
Quando si deve decidere un investimento in un sistema
di pompaggio per le acque reflue, il calcolo dei costi del
ciclo di vita (LCC) rappresenta un valido strumento per
la valutazione di tutti i costi, inclusi quelli importantissimi
dell'energia e della manutenzione. La formula consigliata
consente comunque di adeguare i criteri a sistemi o aree
geografiche specifiche, apportando le variazioni che
possono e devono essere considerate nel calcolo del
costo totale.
L'analisi LCC fornisce alle autorità locali, ai consulenti
e ad altre parti interessate un quadro preciso di tutti i
fattori chiave che possono aiutare a prendere la decisione
migliore in termini di riduzione dei costi dell'intero
ciclo di vita di un sistema di pompaggio. Questo
strumento consente altresì di evitare l'errore molto
comune di considerare quasi esclusivamente il costo
dell'investimento iniziale, che spesso rappresenta meno
del 10% del costo totale effettivo.
In conclusione, nella valutazione delle varie opzioni di
investimento mirate a ridurre i costi totali del ciclo di vita,
si consiglia di utilizzare l'analisi dei costi per calcolare il
periodo di ammortamento dell'investimento e scegliere la
soluzione più conveniente. Si consiglia anche di includere
l'analisi LCC nelle specifiche del sistema di pompaggio
per essere certi di scegliere la soluzione con il costo del
ciclo di vita più basso.
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