LCC – Custo do Ciclo de Vida Útil de uma Bomba

Acontece com alguma regularidade, nos processos de concurso para aquisição de equipamentos de bombagem, o custo do equipamento ser um dos factores mais importantes de decisão, se não mesmo o único. Fig LCC 1

No entanto, se fizermos uma análise mais cuidada sobre o custo total do ciclo de vida útil da bomba (considerando o investimento inicial, manutenção, custos energéticos, etc.), poderá ser fácil concluir que, para algumas aplicações, o custo da bomba é inferior a 5% do custo total do seu ciclo de vida e que os custos energéticos poderão ultrapassar os 90% desse valor.

No entanto, se fizermos uma análise mais cuidada sobre o custo total do ciclo de vida útil da bomba (considerando o investimento inicial, manutenção, custos energéticos, etc.), poderá ser fácil concluir que, para algumas aplicações, o custo da bomba é inferior a 5% do custo total do seu ciclo de vida e que os custos energéticos poderão ultrapassar os 90% desse valor.

Ou seja, quando comparamos duas bombas com uma diferença de preço da ordem dos 10%, poderá estar em causa somente 0,5% do valor total do custo de vida útil de cada uma das bombas. E por outro lado, se a bomba mais cara tiver uma eficiência melhor que a mais barata em 3%, poderemos ter na opção da bomba mais cara, a solução geral mais barata (com menor custo total da vida útil).

Juntando a esta análise, a estimativa de que 20% da energia eléctrica produzida em todo o mundo é utilizada em sistemas de bombagem, devemos ter em atenção que a optimização destes sistemas, em conjunto com a correcta selecção das bombas, podem formar um enorme potencial de poupança de energia.

Tendo em conta estes aspectos, numa iniciativa conjunta da Europump e do Hydraulic Institute, foi realizado há alguns anos o projecto ENERSAVE Guideline / LCC, com o objectivo de publicar um guia com diversas orientações e recomendações, no sentido optimizar os consumos energéticos e a análise dos custos da vida útil de uma bomba ou sistema de bombagem.

Este guia faz referência aos factores de custo mais relevantes, sem entrar em perfeccionismos de querer contabilizar 100% dos custos, pois isso levava-nos a cálculos demasiados extensos que, em conjunto com a dificuldade de determinar certos elementos, poderiam dificultar este cálculo. Tendo em conta que, em grande parte dos casos, o principal factor de decisão era o custo do investimento inicial, e que este normalmente corresponde apenas a 10-20% dos custos totais do LCC, será tido como satisfatório se passarmos a considerar 80 – 90% do LCC para a decisão.

Assim, para chegar ao Custo do Ciclo de Vida de uma Bomba, o referido guia considera os seguintes custos, que poderão ter maior ou menor peso, conforme a aplicação em questão:

LCC = Cic + Cin + Ce + Co + Cm + Cs + Cenv + Cd

Em que:

Cic = investimento inicial (custo da bomba, tubagem, equipamentos auxiliares, ...);
Cin = custo de instalação e arranque;
Ce = custo de energia dispendida no funcionamento do sistema;
Co = custos de operação (custos relativo ao pessoal de supervisão);
Cm= custos de manutenção e reparações previsíveis;
Cs= custo das paragens (custo de não produção);
Cenv= custos ambientais (contaminações e equipamento de segurança);
Cd= custo de desmontagem (incluindo recuperação ambiental do local);

Todos estes elementos deverão ser considerados e analisados desde a fase embrionária do projecto, de forma a serem contemplados pelo projectista nas suas especificações e, posteriormente, pelas entidades que avaliam as propostas e que fiscalizam a execução do projecto. Devendo, ainda, ser elaborado um procedimento de avaliação, que atribui um determinado peso a cada um dos elementos de custo, em função da importância de cada um para o projecto em questão.

Investimento inicial – Cic

Este elemento de custo tem uma especial importância por ocorrer antes da própria rentabilização do projecto e por representar um elevado esforço financeiro num curto espaço de tempo.

O desenho do sistema de bombagem é aqui um factor de grande importância. Quanto mais reduzido é o diâmetro da tubagem, válvulas, juntas e outros acessórios de ligação das tubagens, mais baixo é o preço da instalação. No entanto, ao reduzirmos o diâmetro das condutas aumentamos as perdas no sistema, o que implica um maior custo energético e por vezes do próprio equipamento, se necessitarmos de uma bomba maior ou dum motor mais potente.

Torna-se então importante fazer uma optimização das condutas, tendo em consideração os custos energéticos. Fig LCC 2 Fig. 2 – Dimensionamento da tubagem: A evolução do preço das tubagens em função do quadrado do seu diâmetro (D2), resulta aproximadamente numa curva linearmente ascendente (a verde). Relativamente à energia, a relação quadrática entre as perdas de carga e o diâmetro da tubagem resulta numa curva descendente (a azul). A curva resultante da soma das duas anteriores indica-nos, no seu ponto de LCC mais baixo, o diâmetro óptimo da tubagem (curva a vermelho). - custo da tubagem,  Ci,pipe = constante x D2 - custo energético função perdas carga acessórios, Ce = Q(t)xHv(t)

Outros factores igualmente importantes devem também ser avaliados comparativamente, numa filosofia de LCC, como a qualidade dos equipamentos. Factores como a qualidade dos materiais (resistência à corrosão ou abrasão), tipo de empanques e rolamentos, ou equipamento adicional de monitorização, podem aumentar significativamente o investimento inicial mas reduzir o LCC.

Custo de instalação e arranque – Cin

Os valores deste elemento variam de acordo com as opções utilizadas, relativamente à mão-de-obra. A instalação do equipamento poderá ser realizada pelo fornecedor do equipamento, por um subempreiteiro ou pelo dono de obra, mediante a disponibilidade de meios, ferramentas, instrumentação adequada, experiência e mão-de-obra qualificada. Estes custos podem variar consideravelmente conforme o tipo de bomba utilizada. De referir ainda, os custos relativos a um eventual espaço para montagem de estaleiro e também o respeito pelas normas de higiene e segurança no trabalho.

O sucesso do arranque da instalação está directamente relacionado com o cumprimento das especificações dos manuais de cada equipamento. Para tal deverá ser elaborada uma lista de verificação de cumprimento dos procedimentos.

Custo energético – Ce

Importa referir o tipo de sistemas ou aplicações que apresentam mais potencialidades para uma significativa redução do consumo energético (ver figura 3).

Nas aplicações com funcionamentos periódicos (com elevados tempos de paragem), como sistemas de incêndio, abastecimento particular, ou algumas estações de drenagem, o custo energético não é um factor dominante na análise do LCC. Nestes casos, a escolha do equipamento deve ser baseada essencialmente na fiabilidade do equipamento e na minimização dos requisitos de manutenção.

Mas nas situações em que as bombas se destinam a funcionamento contínuo devemos ter em especial consideração o consumo de energia. Para entidades que têm instaladas bombas de grande dimensão com motores de grande potência a questão da poupança de energia é de importância primordial. Por outro lado, para os utilizadores de pequenas bombas, a poupança individual de energia é um factor de pouca importância embora, devido à grande quantidade de bombas existentes (p/ex: circuladores em sistemas de AVAC), elas representam uma enorme fatia da energia consumida por bombas, merecendo uma especial atenção a nível macroeconómico e ambiental. Fig LCC 3

Os custos energéticos são normalmente um dos elementos com maior peso no LCC, principalmente se o tempo de funcionamento da bomba for superior a 2000 h/ano.Enquanto que, através da correcta optimização dum sistema de bombagem, isto é, sem grandes investimentos, podemos conseguir numa poupança de energia na ordem dos 10%, para se conseguir poupanças maiores, de 20% a 30%, seriam necessários investimentos relevantes. Para compensar os investimentos de optimização, a razão Ce/Cic deverá ser pelo menos>1. De qualquer forma, a experiência diz-nos que esta razão é normalmente superior a 10, deixando uma grande margem a considerar no investimento inicial.

Os principais factores que influenciam os custos energéticos estão representados na equação da fig.4, pressupondo que o caudal será dividido por um determinado número de bombas (índice j, variando de 1 a z; z = nº de bombas). De forma a tornar a equação mais realista, os custos devem considerar eventuais taxas de juro, incluindo o ajustamento da inflação. Deverão ainda ser considerados os diversos regimes a que o sistema está sujeito (ex: variações sazonais de caudal). Para uma optimização do sistema, devemos proceder a uma variação sistemática dos parâmetros até que se atinja o mínimo LCC. Fig LCC 4

Por outro lado, os factores de segurança, por vezes muito exagerados, utilizados no dimensionamento dos sistemas, podem levar a situações de sobredimensionamento dos equipamentos, resultando num aumento desnecessário do investimento inicial e dos custos energéticos (p/ex.: o grupo electrobomba trabalha na realidade em sobrecarga e fora da zona de melhor rendimento).

Custo de Operação – Co

Os custos de operação são custos de supervisão relativos à operação do sistema e variam conforme a complexidade do mesmo, mas tendem a baixar quanto maior for o grau de automatização.

Os sistemas de monitorização das condições de funcionamento, como do caudal, pressão, potência absorvida, temperatura e vibrações, representam um maior investimento inicial mas reduzem significativamente os custos de operação. Aqui, uma vez mais, devemos fazer uma análise aprofundada até chegar ao mínimo LCC.

Custos de manutenção e reparações previsíveis – Cm

O custo de manutenção está relacionado com os custos de peças de substituição, da mão-de-obra especializada, da frequência com que são feitas intervenções no equipamento e ainda da possibilidade, ou não, das intervenções serem realizadas no local da instalação. Neste custo podemos ainda incluir acções de formação do pessoal técnico.

Mediante um investimento inicial mais alargado, podemos conseguir uma tal redução do custo de manutenção que resulte num menor LCC, através da escolha de materiais e componentes com maior durabilidade, criando espaços de manobra para movimentar o equipamento e, optando por acessórios que permitam um fácil acesso às zona de intervenção.

Custo de paragens (custo de não produção) – Cs

Nalguns casos, os prejuízos relativos a paragens súbitas do equipamento e à não produção são bastante relevantes e podem ganhar um peso bastante significativo no cálculo do LCC.

Nas situações em que este custo toma proporções inaceitáveis, é fundamental a instalação um sistema redundante (de reserva), com uma ou mais bombas em paralelo, de forma a reduzir o risco de paragem. Apesar da instalação de mais equipamento significar um aumento do investimento inicial e do custo de manutenção, esse valor será compensado por um custo de paragens praticamente nulo, que resulta uma vez mais num LCC mais baixo.

Custos ambientais – Cenv

Este elemento varia essencialmente com a natureza do fluido bombeado, aumentando quanto maior for o risco de contaminações. Aqui devem ser considerados os custos de equipamentos auxiliares de segurança e custos associados aos riscos de contaminação.

Custo de desmontagem – Cd

Este elemento deverá ser contemplado na eventualidade de ser necessária a desmontagem da instalação e a reposição do ambiente natural outrora existente. Não tem grande aplicabilidade numa análise comparativa do LCC, pois o valor pouco varia em função das características do equipamento, mas deverá ser considerado no cálculo efectivo do LCC.

Conclusão

No guia ENERSAVE/LCC encontramos um desenvolvimento mais exaustivo de todos estes elementos, com recurso a mais de 15 exemplos práticos, esquemas de cálculo dos custos e recomendações úteis para projectistas, utilizadores, fabricantes e fornecedores de bombas, com o objectivo de facilitar a optimização dos sistemas, com vantagens óbvias em termos de custos e, em particular, na poupança de energia. Fig LCC 5 Fig.5: Exemplo de uma análise do LCC

Como resultado, espera-se conseguir reduzir os consumos energéticos associados ao funcionamento de bombas, com claras vantagens para os utilizadores, em termos do custo de vida útil total de uma bomba ou sistema de bombagem, atingindo o mínimo LCC, e – não menos importante – com vantagens para o Ambiente !

Nuno Aleixo, Responsável do Depto. de Ambiente

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