Appunti per l'esame orale di Progettazione e Gestione degli Impianti

PROGETTAZIONE e GESTIONE degli IMPIANTI

1. ECONOMIA TECNICO-GESTIONALE

- Concetto 5M (Machines, Materials, Man, Money, Metod); Impianti Produttivi e di Servizio

→ →

- Fasi realizzazione impianto: studio fattibilità progettazione completa fase realizzativa

- Legge dei Rendimenti Decrescenti: Funzione di Produzione e Produzione Marginale

▪ La produttività marginale di un fattore produttivo è l’incremento di produzione che

si ottiene dall’impiego di una unità aggiuntiva di quel fattore, mantenendo costante

la quantità di tutti gli altri. La produttività marginale è via via decrescente

- COSTI FISSI, COSTI VARIABILI, UTILE e RICAVI

▪ COSTI FISSI: non mi variano al variare della produzione (impianti, immobili, assicurazioni…)

▪ COSTI VARIABILI: variano al variare della produzione CV = cvu x q

→Manodopera

(materi prime, logistica) e Energia Elettrica: semi-variabile

▪ → →

RICAVI: R = P x q COSTI TOTALI: C = CF + CV UTILE: U = R – C

tot tot

- FORME di AMMORTAMENTO

▪ Riguarda beni strumentali (CF): Accantonare le quote finanziare destinate a compensare la

perdita di valore (svalutazione) subita dal capitale in tot. tempo

▪ 1- Ammortamento contabile: Consiste in quote destinate alla semplice ricostruzione

contabile del valore di un bene strumentale; acquistando un bene di valore V , esso manterrà

0

il proprio valore V cui si aggiungono le singole quote annuali di ammortamento.

k

▪ 2- Ammortamento economico: Considera anche gli interessi

▪ 3- Ammortamento finanziario: Piano per l’estinzione di un debito/mutuo (con interessi)

- DIAGRAMMA DI REDDITIVITA’ Grafico previsionale che mi rappresenta

l’andamento dei costi, dei ricavi al variare

della quantità prodotta e il punto di

pareggio (BEP). Attraverso questo

diagramma posso scegliere come variare

la mia quantità prodotta o il mio prezzo,

per determinare quanto devo produrre

per raggiungere il BEP o un determinato

utile, mi indica il Q ottimo.

ΔCT Δq

COSTI MEDI e COSTI MARGINALI: Cmedio = CT / q CM = / →

- CM=cvu andamento lineare

→

- BEP: punto di pareggio Quantità da produrre/vendere per coprire i CT

→

CT = R e U = 0 Quantità minima che devo produrre BEP = C / (P - cvu) o BEP = CF / mcu

→

- Massimizzazione UTILE Quantità Ottima per la produzione Q 0

La Q ottima è la quantità che devo produrre per

raggiungere l’utile massimo. Umax: P = CM

graficamente è

il punto in cui la derivata dell’utile è uguale a zero

(punto di massimo), è il punto dove la curva dei costi

cambia concavità, se traslo i ricavi sulla curva dei costi il

Q ottimo è il punto di tangenza. Quindi, l’utile risulta

massimo nel punto in cui la pendenza della retta

tangente alla curva dei costi totali è uguale alla

pendenza della retta dei ricavi.

- MARGINE DI CONTRIBUZIONE e MARGINE DI CONTRIBUZIONE UNITARIO

▪ MC = R – CV o MC = U + CF Indica quanti CF posso coprire con il mio ricavo. È un

indicatore che posso utilizzare per monitorare l’utile, un incremento del MC nel tempo mi

indica che è avvenuto un incremento dell’utile. Sapendo che CF sono per definizione un

valore fisso, l’incremento di MC è sintomatico di incremento di utile.

▪ mcu = P – cvu più sarà alto più il BEP sarà basso (BEP = CF / mcu), quindi meno

dovrò produrre per raggiungere il punto di pareggio

▪ Come viene valutata la convenienza di una produzione marginale? La condizione è

che con il ricavo di quest’ultima riesco a coprire i CV e a trarne un utile, visto che i costi fissi

→

P > cvu mcu > 0

vengono coperti dalla produzione primaria. produzione ottimale

2

- COC, Pay-Back e ROI

▪ →

COC: La composizione organica del capitale indicatore del livello di

organizzazione dei fattori produttivi ed è espresso come: COC = CF / CV

COC elevato indica alti investimenti in tecnologia ed elevata automazione [↑CF↓CV]

COC basso indica bassi investimenti in tecnologia ed elevata manodopera [↓CF↑CV]

→ Soltanto ad alti livelli produttivi è giustificabile un impianto con alti CF e bassi CV

Pay-back:

▪ tempo richiesto affinchè un impianto o una modifica si ripaghi grazie

ai benefici che fornisce, si misura in ANNI, un ottimo Pay-back è < 3 anni.

PB = Investimento (Costo) / Risparmio annuo (Beneficio)

▪ ROI (Return On Investiments): indica la percentuale di ritorno dell’investimento,

deve essere più alto possibile, poiché l’investimento sta rendendo di più.

ROI (%) = [(Risparmio annuo – Deprezzamento annuo) / (Prezzo d’acquisto)] x 100

- AFFIDABILTA’ (R) e DISPONIBILITA’ (A): Il grafico dei guasti

▪ AFFIDABILITA’ (Reliability R): Probabilità % che una macchina funzioni senza guasti,

in un determinato intervallo di tempo in determinate condizioni ambientali

➔ Guasti accidentali (non-prevedibili) e Guasti da usura (prevedibili)

▪ DISPONIBILITA’ (Availability A): percentuale del tempo di buon funzionamento

(Tg) rispetto al tempo totale che comprende anche il tempo di manutenzione o di

riparazione (Tr). Se intervengo prima del tempo di guasto il tempo di riparazione

sarà più breve perchè prevengo la rottura. A = Tg / (Tg + Tr)

▪ Se metto dei macchinari in serie l’affidabilità e la disponibilità complessiva saranno

il prodotto tra le affidabilità o disponibilità dei singoli macchinari; quindi diminuirà.

▪ Se metto lo stesso macchinario in parallelo A e R miglioreranno.

- ECONOMIE DI SCALA: Fattore di Scala, “Polmone” e Unità di Riserva

▪ → →

m

FATTORE DI SCALA m (C / C ) = (P / P ) m = (lnC – lnC ) / (lnP – lnP )

0 0 0 0

C e P sono Produttività e Costi noti e presi come riferimento di un impianto

0 0

C e P sono Produttività e Costi di un impianto che voglio valutare

▪ →

m = 0,6-0,7 All’aumentare della produttività P il costo C dell’impianto aumenta

in modo meno che proporzionale. Questo perchè il costo dell’impianto è legato alla

superficie (quantità di materiale necessaria per costruire l’impianto), mentre la

produttività è legata al volume dell’impianto.

▪ ?

A cosa serve il “Polmone” Il polmone è un accumulatore o serbatoio che mi serve

a gestire le eccedenze e le richieste della mia produzione, visto che quasi sempre

ho uno scostamento tra di esse, questo accade perchè il generatore non è

perfettamente modulabile. In questo modo per esempio posso far andare avanti un

processo durante la pausa pranzo e il prodotto ottenuto verrà stoccato in un

serbatoio e verrà lavorato successivamente

▪ FRAZIONAMENTO DELL’IMPIANTO: PRO e CONTRO di 1 o più generatori?

✓ PIU’ GENERATORI:

Pro: poco probabile che si rompano tutti i generatori contemporaneamente

Contro: costano di più di un unico generatore

Se la richiesta è minore della produzione ed ho picchi variabili magari spengo 1

generatore (unità di riserva) e faccio andare gli altri.

✓ 1 SOLO GENERATORE:

Pro: minor costo acquistare 1 sola unità con alta efficienza

Contro: unità di riserva costerà di più

▪ →

Unità di Riserva r Impianto che deve essere uguale all’impianto funzionante e

che permette di non bloccare la produzione in caso di guasto. Di solito si usa una

→

sola unità di riserva r = 1 → →

Numero di impianti ideale n n = 1 / (1 – m)

▪ es. n=5 cioè 4 impianti + 1 riserva

- INTEGRAZIONE GRAFICA

▪ L’integrazione grafica mi serve a fare stime produttive. Con il diagramma di richiesta

di un fluido posso stimare la richiesta delle mie utenze e la portata del mio

generatore, in base allo scostamento che ho tra richiesta utenze e generatore sono

in grado di dimensionare e aggiungere un polmone che mi svolge una funzione di

accumulatore (es. Serbatoio) quando la richiesta delle mie utenze è inferiore rispetto

alla produzione. Mi serve per calcolare: Volume del Serbatoio, Volume Produttività,

Volume a fine giornata e per valutare come si riempie/svuota nel corso del giorno.

- ENERGIA e SOSTENIBILITA’

▪ →

Obiettivi per lo sviluppo sostenibile entro 2030: 17 goals Goal n°7: Assicurare a

tutti l’accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni

▪ Le fonti di energia rinnovabile sono delle fonti energetiche ricavate da risorse

energetiche rinnovabili, ovvero quelle risorse che sono naturalmente reintegrate in

una scala temporale umana

▪ ENERGIA SOSTENIBILE: trasformazione dell’energia che permette sviluppo sostenibile

▪ ENERGIE RINNOVABILI : fanno parte delle forme ALTERNATIVE di energia

→

(solare, eolica, geotermica, biotermica, idroelettrica, marica) Usate in 4 ambiti:

1-Produzione Energia Elettrica, 2- Riscaldamento/Raffreddamenti Aria e Acqua

3- Trasfporti e 4-Servizi Energetici Rurali non erogati da rete di distribuzione

▪ →

Sostenibilità e Appalti: Appalti/Lavori con minor impatto ambientale Maggiori punteggi

▪ PAN GPP e CAM: →

Piano di azione nazional sul green Public Procurement Criteri Ambientali Minimi

→ → → →

▪ POTENZA P = E / t KW ENERGIA E = P x t KWh

▪ Carbon footprint: Emissioni di gas serra causate da un prodotto (espresso in Kg CO )

2

→ Rifiuti causano 8% delle emissioni gas serra tot. prodotte dall’uomo

▪ Water footprint: Volume totale di acqua dolce usata per produrre beni e servizi

▪ Impronta Ecologia: Area di terra o mare biologicamente attiva per rigenerare risorse

➔ COLLABORAZIONE e RESPONSABILITA’ (50% chi compie scelte e 50% chi le applica)

2. CALORE → →

- FATTORE PRODUTTIVO Ci sono sempre DISSIPAZIONI Fondamentale RECUPERO

- 3 MODALITA’ PER IL RECUPERO DI CALORE:

▪ RECUPERO TERMICO con ECONOMIZZATORE: scambiatore di calore installato sul

condotto dei fumi della caldaia. Permette di recuperare calore dai fumi caldi di

scarico della caldaia (a circa 120°C) e utilizzarli per riscaldare l’acqua in entrata nella

caldaia, migliorando le prestazioni della caldaia e facendo in modo che i fumi in uscita

siano più freddi; così risparmio energia e quindi dovrò utilizzare meno combustibile

per scaldare l’acqua, risparmiando soldi: RECUPERO E RIUTILIZZO OUTPIT

▪ COGENERAZIONE: Industria alimentare ha bisogno di tanto calore ma a pressioni non

elevate, per cui se uso calore a pressioni alte posso combinare la produzione di

energia a quella di calore: produco vapore con alte caratteristiche qualitative (Alta

Pressione) che va in una turbina→corrente e poi va nel pastorizzatore→calore

▪ TRIGENERAZIONE: A fianco della produzione di calore si posiziona un impianto

frigorifero classico basato sull’assorbimento, ovvero dal caldo genera freddo. Un

impianto di trigenerazione quindi produce calore, energia elettrica e un fluido in

grado di sottrarre calore (“produce” freddo)

→

RENDIMENTO η = E / E →

out in

- Somma dei rendimenti del sistema: combustibile, distribuzione, generatore..

- POTERE CALORIFICO INFERIORE e POTERE CALORIFICO SUPERIORE

▪ L’acqua può essere prodotta sotto forma di liquido oppure di vapore. Generalmente

si preferisce che l’acqua sia sotto forma di vapore, perché la si ritrova nei fumi. Se

l’acqua è in forma di liquido si accumula e potrebbe spegnere la combustione stessa.

La considerazione dello stato fisico di formazione dell’acqua nella reazione di

combustione è importante per distinguere due tipologie di energie:

▪ Potere Calorifico Inferiore PCI, ottenuto quando l’acqua si genera sotto forma di

VAPORE. Il vapore ha un maggiore contenuto di energia rispetto all’acqua liquida,

quindi nella combustione resta disponibile meno energia. Tuttavia il vapore non

intralcia la reazione di combustione;

▪ Potere Calorifico Superiore PCS, ottenuto quando l’acqua si genera sotto forma di

LIQUIDO. Essendo lo stato liquido dell’acqua ad un livello energetico minore rispetto

al vapore, allora tale energia rimarrà a disposizione della combustione. Questo tende

ad andare in contrasto con l’esigenza suddetta di non avere un focolaio bagnato,

→

poiché l’acqua tenderebbe a spegnere il focolaio stesso. SVANTAGGIO ENORME

➔ Quindi si opta per una soluzione con una resa energetica inferiore (PCI) ma più

facilmente gestibile.

GENERATORE A VAPORE: Rendimento e Ciclo

- →

▪ η = m (H -H ) / (m PCI) Esce: Qv= m (H -H ) Entra: Qc=(m x PCI)

tot v v ac c v v ac c

x → →

Generatore (Caldaia) Linea di Distribuzione Ut