I costi di esercizio negli impianti per le acque reflue - e come ridurli al minimo

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1 Grundfos Water Journal I costi di esercizio negli impianti per le acque reflue - e come ridurli al minimo Perché preoccuparsi dei costi di esercizio? Perché preoccuparsi dei costi di esercizio degli impianti di pompaggio? Ebbene se vi interessa ridurre i consumi energetici, questo è il punto da cui cominciare: Quasi il 20% dell energia elettrica mondiale è utilizzata per gli impianti di pompaggio E non meno del 30% - 50% dell energia consumata dagli impianti di pompaggio potrebbe essere risparmiata! Per i dettagli visitate il progetto Energy Project ( sul sito web di Grundfos o contattateci direttamente. Impianti di pompaggio Altri utilizzi Thames Water: L energia incide sui costi totali per l 85% Per essere più precisi, quali sono le cifre nel pompaggio delle acque reflue? Il potenziale di risparmio è pari a quello degli altri impianti. E non è solo Grundfos a dirlo. Ad esempio, Thames Water ha condotto una ricerca per individuare il costo di gestione reale dei propri impianti di pompaggio durante il loro periodo totale di servizio. I risultati ottenuti sono indicati a destra. La scelta dell efficienza ripaga Dall analisi di Thames Water possiamo trarre una conclusione semplice: Una spesa oculata si basa sul costo totale di esercizio dei sistemi di pompaggio nel tempo non solo sul prezzo di acquisto iniziale. Come mostra il grafico, la decisione di acquistare una pompa più efficiente si ripaga velocemente e continua a produrre profitti reali. marttrim è un esclusiva di Grundfos per maggiori dettagli vedere l articolo sulla distanza fra la girante e il corpo pompa e il relativo impatto sui costi totali. Costo iniziale 5% Costo di manutenzione 10% Costo per l energia 85% Costo di esercizio Pompa più economica a basso rendimento Costi di gestione e manutenzione Costi di gestione e manutenzione Pompa a rendimento elevato con marttrim Costo iniziale Punto di recupero dell investimento Tempo di recupero dell investimento Tempo

2 Come posso ridurre i costi a lungo termine? In parole semplici, l analisi basata sui costi di esercizio è finalizzata a risparmiare su consumo energetico, manutenzione e riparazione e, a lungo termine, ripaga. Ma come riuscirci? Questa presentazione ha tre obiettivi principali: Fornire una panoramica dell impatto del rendimento e della manutenzione della pompa sui costi di esercizio totali Fornire la prova concreta di come potete utilizzare le pompe per le acque reflue Grundfos per ridurre i costi di gestione totali Illustrarvi delle equazioni che potrete utilizzare par valutare i vostri costi di esercizio Gli elementi dei costi di esercizio Per valutare il costo totale di esercizio derivante dal possesso e dall utilizzo di una pompa per acque reflue, si devono considerare i seguenti elementi. Molti ne trascurano alcuni o non li considerano nell insieme. Ma vale la pena fare uno sforzo e prenderli in esame tutti. E naturalmente basarsi su dati precisi, non su supposizioni. Questi elementi sono: Cic = costo iniziale, prezzo di acquisto Cin = installazione e messa in servizio Ce = costi energetici Co = costi di gestione Cm = costi di manutenzione Cs = costi dovuti a interruzioni di servizio Cenv = costi ambientali Cd = disinstallazione e smaltimento Fase di programmazione e progettazione Qual è il miglior investimento? Devo sostituire le vecchie pompe con altre nuove? E quali sono le pompe migliori? Quali sono le pompe più idonee per il design del mio progetto? E qual è il miglior design? Fase di acquisto Qual è la miglior soluzione per le mie necessità? Il periodo di valutazione è generalmente di 10 anni. Quando eseguire un analisi dei costi di esercizio? ono due le fasi in cui l analisi dei costi di esercizio è utile a livello commerciale: quando si programma/progetta un impianto e quando si acquistano le relative pompe. Conoscere l esatto costo di esercizio delle diverse soluzioni vi aiuterà a rispondere a domande quali quelle riportate di seguito. Argomenti Ci sono molti elementi da considerare per ridurre i costi di esercizio totali. Questa presentazione tratta i seguenti argomenti: Min. 100 mm Design del sistema di pompaggio Dimensioni e prezzo della pompa Ripartizione dei costi Energia specifica Ridotto rendimento della pompa Perdite Analisi dei costi di esercizio della pompa Impatto di una maggiore distanza fra la girante e il corpo pompa Attuale valore dei costi di esercizio Min. 200 mm Min. F + F mm Min. 200 mm Min. 200 mm X 2 X 3 X 1 L x) F 1 A 60 o F

3 I possibili tranelli dell analisi dei costi di esercizio L analisi dei costi di esercizio è uno strumento eccellente per confrontare le varie offerte tenendo presenti i vantaggi per l utente. Potrete focalizzarvi sul costo totale e non sul solo prezzo di acquisto iniziale. Costi 200 Price/P N Prezzo (%) PN (%) 100 È tuttavia importante disporre dei dati corretti. e le cifre utilizzate per valutare i costi energetici e di manutenzione sono basate su supposizioni, il risultato dell analisi non sarà affidabile. Quindi, verificate i dati! Tenendo presente questo, esaminiamo ora più attentamente la fase di programmazione e progettazione e gli elementi da considerare. Progetto dell impianto di pompaggio Quando si progetta un impianto di pompaggio, i costi delle apparecchiature e i costi di gestione sono direttamente correlati alla dimensione della tubazione premente. Un diametro ridotto del tubo ascendente comporta Minor costo di acquisto della tubazione premente Maggior investimento per la pompa Costi energetici più elevati La tubazione premente viene scelta in base ai seguenti fattori: Economia Diametro interno richiesto per il tipo di applicazione Portata minima richiesta Velocità dell applicazione Dimensioni del tubo Velocità di flusso 1. Costo di acquisto della tubazione premente 2. Costo di acquisto della stazione di pompaggio 3. Costo dell energia 4. Costo totale Progettazione della stazione di pompaggio Quindi cosa scegliere? Il diametro ottimale del tubazione premente dipende dal tipo di funzionamento della stazione di pompaggio: continuo o a intermittenza. Le stazioni con un numero di ore di funzionamento relativamente limitato possono essere connesse a tubazioni prementi di dimensioni inferiori, perché è accettabile una perdita di carico (pdc) superiore. Per compensare la maggior pdc dovrete far fronte a costi energetici maggiori, ma questi ultimi non saranno necessariamente elevati. Le stazioni con un numero di ore di funzionamento elevato devono essere connesse a tubazioni prementi di dimensioni superiori per ridurre l attrito, riducendo così anche il consumo energetico di ogni ora di funzionamento. Funzionamento intermittente < I costi reali delle stazioni di pompaggio di piccole dimensioni Come mostra l immagine, nelle stazioni di pompaggio di piccole dimensioni la manutenzione è in realtà il principale fattore di costo e precede di poco il consumo energetico. 43% 40% 16% 1% Costi di manutenzione Costi energetici Prezzo di acquisto Costi ambientali 500 P N (kw) I costi reali delle stazioni di pompaggio di dimensioni elevate. Questo contrasta con l immagine generale delle stazioni di pompaggio di grandi dimensioni, dove i calcoli di Grundfos sono in linea con l analisi di Thames Water. 10% Costi di manutenzione 84% Costi energetici 5% Prezzo di acquisto 1% Costi ambientali Funzionamento continuo Consumo energetico / manutenzione Nelle pompe per acque reflue di potenza inferiore (10kW o meno), il consumo energetico non è necessariamente il punto principale da considerare. Il numero di ore di funzionamento annue spesso è basso e il prezzo di acquisto di una pompa efficiente può sembrare alto. Ed è qui che si devono considerare i costi di manutenzione associati ai diversi tipi pompe.

4 Conclusioni Per riassumere, durante la fase di programmazione e progettazione si devono considerare diversi elementi. Nelle stazioni di grandi dimensioni, una elevata efficienza della pompa è molto più importante del prezzo di acquisto iniziale se desiderate risparmiare nel lungo periodo. Per stazioni di piccole dimensioni e/o con funzionamento discontinuo, un funzionamento affidabile e senza problemi è più importante dell efficienza energetica. Qui i costi di manutenzione risultano i più importanti. Di seguito troverete qualche calcolo insieme a delle considerazioni molto dettagliate. Evitare i tranelli dei calcoli pesso i calcoli del consumo energetico partono da presupposti che impediscono di ottenere risultati precisi. Ecco come evitare i tranelli più frequenti: Calcolo dell energia specifica L energia specifica è funzione della portata. Pgr è l energia assorbita dall unità. Ne consegue che l energia specifica misurata in kwh/1000 m 3 è: La densità þ 1000 kg/m 3 Calcolo dell energia specifica Capacità della pompa: 1000 l/s Prevalenza della pompa: 11,8 m Rendimento totale: 76% Potenza assorbita: 152 kw Dove µ= 0,6 è un coefficiente di flusso g = 9.81 m/s 2 D = mm t = mm = m Pompa standard con raccordo di mandata Portata dissipata Q Non presumere mai che l efficienza della pompa rimanga invariata si deve considerare l influenza di un pos sibile ingresso d aria. Ma molti non lo fanno. Non dimenticare l influenza dell usura considerare sempre gli standard di prova Non eseguire il calcolo solo per una pompa singola che funziona a un punto di lavoro fisso è importante includere l influenza di funzionamento in parallelo e a punti di lavoro variabili Energia specifica: il costo per muovere l acqua Proviamo a calcolare. Un dato utile da conoscere è l energia specifica del vostro impianto. Il principio è semplice: un impianto di pompaggio è progettato per spostare un certo volume di acque reflue dal punto A al punto B. L energia specifica ci indica il costo per lo spostamento di tale volume in Watt/ore per m 3 pompato Perdite Un altro importante elemento che viene spesso dimenticato è il problema delle perdite che si verificano tra la flangia di mandata della pompa e il piede di accoppiamento nelle pompe standard, le perdite si riscontrano in particolare nei raccordi. La sezione di pompaggio è E la portata dissipata è Perdita di portata Q Riduzione del rendimento della pompa Le perdite causano una riduzione dell efficienza della pompa. Flangia di mandata della pompa: DN350 Piede di accoppiamento: DN350 Apertura della perdita: 3 mm Prevalenza della pompa: 45 m 0,0042 x 350 x 3 = 30 l/s Energia utilizzata Volume pompato Energia specifica Pompa standard con attacco pompa/piede Portata dissipata Q Pompa convenzionale con raccordo in mandata Portata dissipata Q Perdite, attacco piede/pompa La portata Q è quindi

5 Evitate le perdite con marteal Grundfos ha progettato una soluzione che impedisce tali perdite: una tenuta in gomma sagomata tra la mandata della pompa e il piede di accoppiamento impedisce il trafilamento. Piede di accoppiamento in DN65 DN500 Altre cause di perdita Le perdite riducono l efficienza della pompa e possono avere diverse cause: Le perdite interne possono essere il risultato di pressione differenziale tra la girante e il corpo pompa. ostanze abrasive come sabbia e ghiaia nelle acque reflue e nell acqua piovana possono causare l aumento della distanza tra la girante e il corpo pompa. Perdite si verificano comunemente nel raccordo di mandata 80 s = 1 mm Q L esperienza dimostra che l efficienza della pompa diminuisce dell 1-3% l anno nelle applicazioni per acque reflue Distanza girante/corpo pompa e calo di rendimento della pompa La diminuzione del rendimento può essere causata da un aumento della distanza fra la girante e il corpo pompa. In questo esempio, la curva descrive una pompa da 200 kw con girante bicanale e l impatto dell aumento della distanza fra la girante e il corpo pompa. Al momento della consegna, la distanza è pari a 1 mm, ma non rimane così. E con l aumento della distanza, l efficienza diminuisce. Questa curva mostra la differenza di rendimento e efficienza causata da un aumento della distanza a 3 mm e 6 mm Riduzione del rendimento nei diversi tipi di pompa In pratica, le pompe per acque reflue in funzione da qualche tempo diventano meno efficienti rispetto a quando erano nuove. Tuttavia, una distanza regolabile può essere di grande aiuto. In media, il rendimento dei diversi tipi di girante diminuisce come indicato di seguito: Girante semi-aperta senza luce regolabile: - 5% Girante semi-aperta con luce regolabile: - 3% Girante chiusa senza luce in aspirazione regolabile: - 3 % (luce radiale) Girante chiusa con luce in aspirazione regolabile: % (luce assiale) 20 0 emi-aperta Chiusa; luce radiale Chiusa; luce assiale

6 Rispristino dell efficienza della pompa Fortunatamente, le pompe Grundfos possono essere riportate all efficienza che avevano al momento di lasciare la fabbrica grazie a marttrim. marttrim Grundfos marttrim è un sistema che consente di regolare la distanza fra la girante e il corpo pompa senza scollegare o smontare la pompa. Le pompe per acque reflue tradizionali devono essere staccate dai tubi e smontate, quindi marttrim è un modo molto più veloce e facile per ripristinare il rendimento. Di seguito sono riportate le formule che vi consentiranno di calcolare come influisce la distanza sul rendimento della vostra pompa. La pressione fuori dalla luce è circa la metà della prevalenza della pompa (/2) Il coefficiente di flusso per le luci è circa 0,6 In base a quanto sopra, possiamo calcolare la portata dissipata: Il valore relativo della riduzione di rendimento è: L usura e la L usura aumenta l effetto di distanza fra la girante e il corpo pompa riducendo così l efficienza della pompa. A meno di non ripristinare l impostazione di fabbrica, l efficienza continuerà a diminuire come indicato. Il diametro in aspirazione della girante è Diminuzione del rendimento della pompa in punti Distanza fra la girante e il corpo pompa impostata in fabbrica Attorno al punto di efficienza ottimale, la velocità di aspirazione è 4,5m/s L area di aspirazione è Anni Q

7 Portata pompa: 1800 l/s Prevalenza pompa: 20 m Luce girante: 2 mm Valore dei costi di esercizio Valore dei costi di esercizio = costo di acquisto + PV (valore) di: costi energetici manutenzione di routine parti di ricambio di routine revisioni programmate parti di ricambio delle revisioni PV= costo annuo / [1+(tasso di interesse tasso di inflazione)] ]1-n - vedere le definizioni nelle pagine seguenti Quando la distanza aumenta, deve essere sostituita da La portata dissipata aumenta e di conseguenza aumenta la velocità di vortice tra corpo pompa e girante, riducendo così la pressione all esterno dell aspirazione. Misurazioni in situazioni reali dimostrano che questo fattore praticamente raddoppia la diminuzione di pressione, il che significa che può essere sostituita da Quindi vediamo che l aumento della distanza fra girante e corpo pompa causa una perdita di rendimento pari all 11%. Definizione: Manutenzione programmata Ai fini di questo calcolo, la manutenzione programmata comprende: 1. Controllo annuale e rispristino della distanza fra la girante e il corpo pompa Questo è consigliato per le pompe con distanza regolabile quando lo spazio è pari a 2 mm 2. Controllo dell olio 3. Controllo visivo della pompa / stazione di pompaggio Guardare avanti ci permette di offrirvi le migliori soluzioni anche per il futuro L equazione che abbiamo visto sopra diventa Valore dei costi di esercizio Un altra utile formula serve a calcolare il valore della riduzione al minimo dei costi di esercizio totali. Può essere molto istruttivo farsi un idea di quanto risparmiereste oggi spendendo un po di più. Dopo aver elaborato l equazione e le unità, possiamo calcolare la riduzione relativa di rendimento e prevalenza tramite le equazioni seguenti dove: Q = l/s = m = mm e sono valori relativi. L equazione è approssimativamente valida attorno al punto di efficienza ottimale. C p = elemento di costo n= numero di anni i = tasso di interresse p= inflazione annua media prevista i-p = tasso netto reale Valore dei costi di esercizio Elemento di costo considerato su un periodo di 10 anni Tasso di interesse: 5% Inflazione media annua: 2%