Focus sul TCO: come ridurre i costi con le giuste strategie e insieme aumentare l'efficienza
Sapevi che con la giusta tecnologia di azionamento puoi ridurre nettamente il tuo Total Cost of Ownership (TCO)?
Una tecnologia di azionamento efficiente è il motore del progresso. Chi però sceglie dove investire guardando soltanto al prezzo d'acquisto e trascurando i costi consequenziali, commette un grave errore. Infatti, l'80 - 85% del costo totale di proprietà è attribuibile ai processi a valle, come ad esempio il consumo elettrico, le procedure amministrative, l'assistenza e manutenzione, l'approvvigionamento di ricambi o lo smaltimento. È dunque imperativo procedere a una stima accurata di tutti gli aspetti economici. Un aiuto in questo senso è offerto dal concetto del Total Cost of Ownership (TCO, costo totale di proprietà). Desideriamo mostrarti come, con le giuste strategie, puoi ridurre i costi e insieme aumentare l'efficienza dei tuoi impianti.
Ridurre i costi e incrementare l'efficienza in produzione è l'obiettivo di tutti gli investimenti. La tecnologia di azionamento gioca in questo contesto un ruolo fondamentale. Dopotutto, fino al 70% del consumo energetico totale dell'industria va addebitato, secondo gli studi, agli azionamenti elettrici. Ciò nonostante sono ancora molti gli utilizzatori che, per i loro investimenti, si concentrano soprattutto sul prezzo di acquisto, quando invece i costi di esercizio e di riciclaggio hanno un impatto di gran lunga maggiore. Una cosa è certa: tenere conto anche di aspetti come l'efficienza energetica, l'affidabilità in esercizio, i costi di manutenzione e la riduzione delle varianti ripaga sempre sul lungo periodo. I costi del ciclo di vita (Total Cost of Ownership – TCO) dei sistemi di azionamento possono essere ottimizzati in modo significativo attraverso l'uso di tecnologie altamente efficienti, affiancate dalla riduzione sistematica delle varianti e dalla standardizzazione.
Che cos'è il Total Cost of Ownership (TCO)?
Il Total Cost of Ownership è un metodo di calcolo e valutazione di tutti i costi che si producono lungo l'intero ciclo di vita dei beni strumentali. Oltre al prezzo di acquisto, sono considerati anche tutti i costi connessi con l'esercizio e il riciclaggio o lo smaltimento. Lo scopo di una valutazione del TCO è ottenere una visione d'insieme di tutti gli aspetti di costo legati all'utilizzo di un prodotto. L'analisi del TCO è uno strumento importante per le decisioni di investimento e per il calcolo della redditività, in quanto permette di scoprire in anticipo i fattori di costo, di portare alla luce i costi nascosti e di identificare i potenziali risparmi. In particolare si distingue tra costi diretti e indiretti. I costi diretti sono attribuibili direttamente a un prodotto o a un servizio e sono quindi subito visibili. La determinazione dei costi indiretti è invece molto più complessa, perché questi in genere sono difficilmente riconducibili a un unico investimento.
I vantaggi di un'analisi del TCO riferita alla tecnologia di azionamento sono:
- Analisi completa degli azionamenti da installare e già installati
- Determinazione del consumo di energia
- Calcoli per individuare il numero ottimale di varianti di azionamento
- Individuazione dei costi nascosti
- Valutazione dei potenziali di risparmio
- Attenta considerazione di tutti gli aspetti economici
- Progettazione mirata e considerazione dell'impianto nel suo complesso
Il costo del ciclo di vita di un sistema di azionamento
Ma cosa significa tutto questo per la tecnologia di azionamento? Quali sono i suoi costi diretti e indiretti? E come si riduce il Total Cost of Ownership di un sistema di azionamento? Il costo del ciclo di vita di un sistema di azionamento comprende tutti i costi: dall'acquisto allo smaltimento, passando per la messa in funzione, l'utilizzo e la manutenzione. Il prezzo di acquisto incide appena per un 15%, e non dovrebbe mai essere l'unico criterio decisionale. Circa l'85% dei costi, e dunque la parte preponderante, proviene dai processi a valle: costi energetici, costi amministrativi, costi di assistenza e manutenzione, corsi di formazione e documentazione, costi del personale, scorte di ricambi, guasti e tempi di inattività, nonché costi di riciclaggio e smaltimento. In un'epoca segnata dal cambiamento climatico, la sostenibilità dell'intero progetto è un aspetto importante per l'immagine pubblica di un'azienda. Di fronte all'aumento dei prezzi dell'energia e delle materie prime, un approccio sostenibile avrà sempre effetti positivi anche sui costi del ciclo di vita.
Aumento del potenziale di efficienza
Cosa può fare il gestore di un impianto? Per gli impianti nuovi, il capitolato di fornitura dovrebbe tenere in dovuta considerazione i requisiti legati alla sostenibilità e ai costi del ciclo di vita. Nel caso di impianti pre-esistenti, è consigliabile un audit energetico per individuare i punti da cui partire per interventi di ottimizzazione mirati. La base migliore per la progettazione ottimale di un impianto, e dunque per la riduzione del TCO, è una profonda analisi del progetto e dei suoi requisiti e un'attenta valutazione di tutti gli aspetti economici. Per questo motivo, gli ingegneri applicativi di NORD assistono i clienti sin dalle fasi di progettazione, fornendo un servizio completo di analisi e consulenza. NORD DRIVESYSTEMS, azienda tedesca specializzata in azionamenti, segue per la riduzione del Total Cost of Ownership un approccio olistico, che sfrutta tutte le strategie di ottimizzazione disponibili per identificare e incrementare i potenziali di efficienza. Si parte dal sistema modulare, per proseguire con una tecnologia di azionamento durevole ed economica e arrivare infine al calcolo personalizzato del TCO e all'elaborazione di soluzioni di assistenza e manutenzione ad hoc.
Ecco a cosa devi prestare attenzione, se vuoi ridurre il TCO dei tuoi sistemi di azionamento
La tecnologia di azionamento è la chiave per ridurre il Total Cost of Ownership Per stabilire quale sia il sistema di azionamento ottimale per l'applicazione specifica del cliente, occorre considerare i requisiti dell'applicazione e le condizioni ambientali. E questa valutazione deve essere condotta con precisione per ogni singolo progetto. In generale è possibile tuttavia indicare alcuni fattori che danno un rapido ritorno sull'investimento (ROI) e che andrebbero quindi presi in considerazione per la riduzione del TCO.
Caratteristiche della tecnologia di azionamento che contribuiscono a ridurre il TCO:
- Consumo energetico più basso possibile
- Rendimento costante su un'ampia gamma di velocità e di coppia
- Elevata sovraccaricabilità
- Ampia possibilità di regolazione
- Minor numero possibile di stadi di riduzione
- Posizioni di montaggio con volume d'olio minimo, soprattutto per i bassi rapporti di trasmissione (parola chiave: riduzione delle perdite per sbattimento)
- Design compatto
- Costi di manutenzione più bassi possibile
- Elevata affidabilità
- Lunga durata
- Utilizzabilità in tutto il mondo
- Progettazione mirata alla riduzione delle varianti
- Sistema modulare
TCO e conflitto d'interessi tra efficienza energetica e riduzione delle varianti
I due principali fattori su cui occorre far leva per ridurre il Total Cost of Ownership sono il consumo energetico e il numero di varianti impiegate. Tra le istanze a favore di un'ottimizzazione dell'efficienza energetica e quelle a sostegno della riduzione delle varianti esiste tuttavia un conflitto di interessi. Se si progetta un impianto dimensionando gli azionamenti ciascuno per il proprio punto di lavoro di maggiore efficienza energetica, si avranno costi di investimento ottimali e i motori si dimostreranno relativamente efficienti, indipendentemente dalla loro classe di efficienza. Per contro, lungo l'intero ciclo di vita dell'impianto si dovranno gestire e sottoporre a manutenzione tante varianti di azionamento diverse. Se da un lato privilegiare il risparmio energetico nella concezione di un azionamento ha come conseguenza una grande quantità di varianti, dall'altro la riduzione delle varianti ha esattamente l'obiettivo opposto, ossia quello di coprire le coppie e le velocità richieste da un impianto con il minor numero di varianti possibile dal punto di vista economico. Questo permette infatti di risparmiare sui costi gestionali, di manutenzione e di stoccaggio, ma fa salire di norma i costi energetici. Ragionando in termini di costi del ciclo di vita, un buon equilibrio fra riduzione delle varianti ed efficienza energetica può far scendere di molto il TCO, in particolare nei grandi progetti di intralogistica per aeroporti o centri di smistamento pacchi, in cui occorre installare un gran numero di unità di azionamento.
La chiave: motori sincroni ad alta efficienza
Una misura estremamente efficace per ridurre il costo totale di proprietà è l'uso di motori sincroni ad alta efficienza. Grazie alla tecnologia PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor), gli azionamenti presentano un livello elevato e relativamente costante di efficienza su un ampio range di velocità e di coppia, e forniscono quindi prestazioni di consumo energetico ottimali anche ai carichi parziali e a velocità inferiori alla nominale – un vantaggio evidente rispetto alla tradizionale tecnologia asincrona IE1, IE2 o IE3. In queste fasce di funzionamento, i motori sincroni non solo consumano meno, ma contribuiscono anche a mantenere alto il livello di efficienza, nonostante il sovradimensionamento reso necessario dalla riduzione delle varianti. La conseguenza è un basso costo totale di proprietà. I motori sincroni sviluppano il loro pieno potenziale nelle applicazioni a carico parziale e a bassa velocità, tipiche ad es. dei settori di smistamento bagagli e Post & Parcel . Con l’impiego di motori sincroni, si possono quindi registrare risparmi significativi sui costi dell'energia elettrica. Le elevate riduzioni dei costi interessano l'intero ciclo di vita del prodotto.
Confronto: motore asincrono IE3 e motore sincrono IE5+
È soprattutto la tecnologia IE5+ a consentire una notevole riduzione del TCO. L'enorme potenziale di risparmio si rivela nettamente nel confronto diretto tra un tradizionale motore asincrono IE3 (0,75 kW, 83% di efficienza del motore, riduttore ad assi ortogonali) e un motore sincrono IE5+ equivalente (0,75 kW, 93% di efficienza del motore, riduttore ad assi ortogonali). Su 16 ore di funzionamento al giorno (4.000 h/a) è possibile tagliare circa 400 kWh/a, corrispondenti a 0,15 t di CO2 (fattore di emissione di 366 g/kWh), totalizzando un risparmio dell'11% circa. Questo dato va poi moltiplicato per il numero di azionamenti utilizzati (con 20.000 azionamenti sono ad es. 3.000 t di CO2 all'anno). Nella fascia di carico parziale si ottiene addirittura un risparmio del 18%. Quanto più alta è la permanenza degli azionamenti nella fascia di carico parziale, tanto maggiori saranno sia il risparmio energetico derivante dalla scelta di questo azionamento, sia le prestazioni dei moderni motori sincroni a magneti permanenti in classe di efficienza IE5+.
Motore IE5+: elevata densità di potenza con il minimo ingombro
Grazie alla densità di potenza ottimizzata, il motore IE5+ ha inoltre dimensioni compatte, che permettono di risparmiare fino al 40% di spazio rispetto ai motori asincroni tradizionali. A parità di ingombro è dunque possibile installare a bordo macchina un motore più potente e di efficienza energetica superiore. Un motore sincrono IE5+ che eroga fino a 4,8 Nm di coppia presenta, ad esempio, le stesse dimensioni di un classico motore IE1 da 1,24 Nm. L'uso efficiente dei materiali e il design compatto rendono inoltre la generazione di motori IE5+ più leggera, con una riduzione di peso di oltre il 50% rispetto ai motori asincroni IE3 dello stesso range di potenza. La riduzione di peso e di volume porta con sé anche minori costi di trasporto e ancor più attenzione per l'ambiente. Il citato motore da 0,75 kW pesa in versione IE3 circa 10 kg, mentre il corrispondente motore IE5+ arriva appena a 6 kg circa. Per ogni motore IE5+ trasportato su autocarro da Amburgo a Stoccarda si ottiene una riduzione delle emissioni di CO2 di circa 120 g rispetto a un motore IE3. Considerando che gli impianti che contano fino a 20.000 azionamenti non sono affatto rari e che molti fabbricanti di azionamenti consegnano in tutto il mondo, è evidente che i motori ad alta efficienza contribuiscono alla sostenibilità non soltanto in forma diretta, ossia attraverso il minor consumo energetico, ma anche in modo indiretto per via del volume e del peso più contenuti.
Il motoriduttore brevettato DuoDrive è un autentico riduttore di costi
Con DuoDrive , NORD fa un altro passo in avanti. Il motoriduttore brevettato integra un motore sincrono IE5+ in un riduttore coassiale monostadio, raggiungendo così un rendimento del 92%, che è uno dei massimi livelli di efficienza disponibili sul mercato per questa classe di potenza. Anche nella fascia di carico parziale si ottiene un'altissima efficienza del sistema. È quindi un investimento sicuro, che garantisce anche un’autentica riduzione dei costi. L'erogazione di coppia costante del motore su un ampio intervallo di velocità permette di ridurre sistematicamente il numero di varianti e i costi di esercizio. Se si considera anche la facilità della messa in funzione plug-and-play, si ha una riduzione significativa del Total Cost of Ownership (TCO) rispetto agli azionamenti tradizionali. Tra le principali caratteristiche vanno annoverate anche la struttura compatta, a superficie liscia e non ventilata, e l'elevata silenziosità di funzionamento, che garantisce emissioni acustiche molto contenute. L'eliminazione di molti componenti soggetti ad usura ridimensiona inoltre il fabbisogno di manutenzione. DuoDrive è disponibile con potenza fino a 3 kW, coppia continuativa fino a 250 Nm e velocità fino a 1.000 min-1, e copre i rapporti di trasmissione da i=3 a i=18. Le dimensioni di accoppiamento compatibili con le soluzioni sul mercato agevolano la sostituzione e l'integrazione nel layout di impianti pre-esistenti.
L'integrazione di motore e riduttore ha effetti positivi sul TCO
Integrando motore e riduttore in un’unica carcassa, DuoDrive risulta particolarmente leggero e compatto, a fronte di una densità di potenza molto elevata. Inoltre può fare a meno di numerosi componenti soggetti ad usura, come gli anelli di tenuta degli alberi, con la conseguente riduzione del fabbisogno di manutenzione e delle perdite per attrito. Anche il minor numero di accoppiamenti dentati e di punti di supporto dà il proprio contributo. Grazie al volume contenuto di olio si hanno poi meno perdite per sbattimento. La soluzione DuoDrive può essere installata in diverse posizioni senza alcuna modifica costruttiva e con il medesimo volume di olio. Scende così ulteriormente il numero di varianti necessarie. Le dimensioni contenute della carcassa offrono anche un altro vantaggio: DuoDrive è più compatto dei prodotti della concorrenza e permette quindi di realizzare corridoi più stretti negli impianti di convogliamento. Poiché la potenza del motoriduttore è scalabile senza dover modificare le dimensioni esterne, quando occorre adattare la potenza il design resta comunque invariato e non è necessario rivedere il layout dell’impianto.
Total Cost of Ownership più basso con la riduzione mirata delle varianti
Accanto al minore consumo energetico, anche la riduzione mirata della quantità di varianti di azionamento utilizzate offre un grande potenziale per l'ottimizzazione del Total Cost of Ownership. Una variante è la combinazione di un riduttore, un motore e un inverter con grandezza e rapporto di trasmissione variabili in base all’applicazione. Il numero di varianti può essere ridotto adottando un motoriduttore e un inverter di una sola grandezza per un determinato range di carico e velocità. Per requisiti di potenza inferiori o intervalli di velocità diversi, la stessa unità di azionamento potrà poi, controllata dall'inverter, coprire tutti i punti di esercizio richiesti.
Risparmio significativo sui costi
La riduzione delle varianti comporta tendenzialmente un lieve aumento dei costi di progetto, in quanto gli azionamenti dovranno in parte avere maggiore potenza e costeranno quindi di più rispetto a una soluzione dimensionata su misura. Per contro, con la riduzione delle varianti il gestore può contare sul funzionamento ottimizzato del proprio impianto per tutto il ciclo di vita dell'azionamento, con un risparmio significativo sui costi amministrativi, di manutenzione e di approvvigionamento dei ricambi. Con la riduzione mirata delle varianti, anche l'integratore del sistema beneficia di un risparmio economico, ad esempio nella fase di progettazione.
I vantaggi che ti offre la riduzione delle varianti
- Costi energetici: analizzando e considerando le condizioni di carico effettive (parola chiave: carico parziale), è possibile risparmiare costantemente sui costi dell'energia. Effetto collaterale positivo: minore impronta di CO2.
- Costi di progettazione: avere meno varianti da definire e trattare nel processo di progettazione significa rendere più semplice la scelta dell'azionamento e la visualizzazione dell'impianto.
- Costi di gestione: con un numero inferiore di componenti e di varianti da gestire, diventa più semplice curare le distinte base e i costi di approvvigionamento si riducono. Al tempo stesso si hanno meno costi dovuti a errori, come il montaggio o l'ordinazione di un componente sbagliato.
- Costi di documentazione: standardizzazione e riduzione delle varianti riducono nettamente gli oneri legati alla documentazione.
- Costi di formazione: quando manutenzione, messa in funzione e parametrizzazione sono più semplici, si riduce anche l'impegno economico per la formazione del personale.
- Costi dei ricambi: tenere a magazzino meno tipi di ricambi e meno componenti significa avere meno capitali vincolati per l'approvvigionamento e limitare gli errori di ordinazione e montaggio.
- Messa in funzione, assistenza e manutenzione: la semplificazione delle operazioni di manutenzione e messa in funzione garantite da standardizzazione, modularità e plug and play rende più facili le riparazioni. Intervalli e interventi di manutenzione possono essere pianificati meglio, senza contare la grande quantità di tempo e denaro che si risparmia con l'installazione plug and play. A tutto ciò si aggiunge l'eccellente supporto della rete di assistenza globale di NORD DRIVESYSTEMS.
LogiDrive: varianti di motoriduttore standardizzate
Le varianti di motoriduttore standardizzate, come i sistemi di azionamento LogiDrive di NORD, si prestano in modo eccellente alla riduzione delle varianti e permettono un significativo abbattimento dei costi su tutta la vita utile del prodotto (Total Cost of Ownership – TCO). LogiDrive è un sistema modulare standardizzato, di facile manutenzione e ad alta efficienza energetica. A seconda del ramo industriale e della destinazione d'uso, vengono combinati insieme prodotti NORD diversi per dar vita a una soluzione di azionamento che risponde al 100% ai requisiti dei sistemi di convogliamento in uso nei settori Post & Parcel, Airport e Warehouse. Tutti i sistemi LogiDrive sono efficienti e, grazie alla tecnologia plug and play, si caratterizzano per l'estrema facilità di installazione e manutenzione. Ogni cliente riceve una soluzione che, sfruttando l’elevata sovraccaricabilità dei motori e l’ampio intervallo di regolazione del sistema, è configurata su misura e dimensionata per lo spettro di carico specifico dell’impianto interessato.
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