Concéntrese en el TCO en lugar de

Las empresas que planifican la construcción de un nuevo ferry deben centrarse en el costo total de propiedad (TCO) en lugar de la potencia en kW, para optimizar los costos, dijo Steeprop, diseñador y fabricante de sistemas de propulsión azimutal.

Elegir la unidad de propulsión basada principalmente en Capex, por ejemplo, probablemente aumentará los costos a largo plazo, y agrega que el propietario de un ferry puede ahorrar más de dos millones de euros durante un período de 15 años concentrándose en el TCO.

"La forma tradicional de manejar la adquisición de sistemas de propulsión, entre otras cosas, es solicitar cotizaciones para las unidades de propulsión en función de un valor específico, generalmente kW de potencia. El que tiene el precio más bajo a menudo gana la licitación, lo que contribuye a reducir la nueva construcción. costo unitario", dijo la compañía.

Sin embargo, dijo Steerprop, debemos considerar que el costo de un ferry recién construido representa solo una fracción del TCO.

“Un transbordador y cualquier otra embarcación están diseñados para estar en servicio durante muchos años. Por lo tanto, es importante considerar el propósito de la embarcación y la operación planificada al elegir la solución de propulsión”, dijo la compañía.

"Comparar diferentes proveedores de sistemas de propulsión puede ser un proceso complicado cuando no se dispone de una imagen holística de los costos del ciclo de vida de un ferry. Para un ferry que realiza cruces repetitivos diarios, el TCO es lo que más importa. El costo total de propiedad incluye el costo unitario de nueva construcción, costos de mantenimiento y repuestos, así como costos operativos de energía. El proceso de adquisición actual se enfoca solo en el costo unitario de nueva construcción, a pesar de que los costos de energía son, con mucho, el factor dominante cuando hablamos de TCO ", dijo Steerprop.

Steerprop ha examinado el impacto del TCO al realizar un estudio de caso simulado de escenarios operativos probables, en el que quería descubrir las mejores formas de diseñar un sistema de propulsión de transbordador.

El ejemplo utilizado en el estudio fue un ferry de dos extremos de 120 CEU (unidad equivalente de automóvil) que circularía en cuatro rutas de ferry de diferentes longitudes y tiempos de cruce.

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Además de las características dadas de la embarcación, también se deben decidir otras variables, dijo la compañía. Estas variables cubren información del proyecto, variables propulsoras y variables operativas para el cruce. Entre otros, se utilizaron estos parámetros:

Información del proyecto. Esta área cubría características tales como la longitud de la ruta, el tiempo de cruce objetivo, el requisito de tracción del bolardo (opcional), que son detalles que normalmente define el propietario. Luego, el diseñador del barco proporciona los datos específicos del barco, incluido el desplazamiento, la curva de resistencia, la deducción del empuje y la fracción de estela.
Variables del propulsor. Se utilizaron los siguientes parámetros para el propulsor: diámetro de la hélice, RPM y punto de diseño de paso, y potencia máxima de propulsión. Las variables secundarias fueron la potencia de los sistemas auxiliares y la temperatura del aceite de lubricación.
Cruce de variables operativas. Al simular el cruce se utilizaron estas variables: tiempo y longitud de maniobra en ambos extremos, tiempo y potencia de aceleración, velocidad de cruce (nudos), tiempo de desaceleración, incluyendo ángulo y potencia de los propulsores. Además, la potencia se dividió entre las unidades delantera y trasera en todos los modos.

Steerprop buscaba la energía total utilizada para los diferentes cruces (kWh) en el estudio. Esto se complementó con la combinación de un modelo de coste específico en el que se prestaba atención al coste energético de la travesía (€) y al coste de la unidad de propulsión (incluidos los costes iniciales y de mantenimiento). Para el costo total de propiedad, se seleccionó un período de 15 años. La compañía también agregó la posibilidad de comparar diferentes configuraciones de propulsión.

Diseño de la unidad de propulsión óptima

¿Cómo diseñar la unidad de propulsión óptima? La respuesta, dice Steerprop, radica en el equilibrio entre Capex (Gastos de capital) y Opex (Gastos operativos) por un lado, y la relación entre potencia y torque por el otro. Por ejemplo, una unidad de propulsión que tiene mejores capacidades de aceleración o una eficiencia de funcionamiento libre puede costar un poco más, pero reduce significativamente el consumo de energía. El desafío es encontrar el mejor equilibrio óptimo.

"Con baja potencia, ganamos un Opex bajo, mientras que con un par bajo, ganamos un Capex bajo", dice Steerprop.

Según la empresa, es posible encontrar la combinación óptima de Capex y Opex a través de estudios que utilizan tanto simulación de rutas como modelos de costos.

La simulación real se realizó utilizando cuatro rutas de ferry y tres opciones de propulsión CRP (hélices de rotación contraria). Las rutas de ferry, incluidas las distancias y los tiempos de cruce utilizados, se muestran en la Tabla 1.
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Las tres alternativas de propulsión CRP estudiadas se basan en una línea de base, que es una solución "estándar" que cumple con los requisitos mínimos.

Las otras dos opciones se centran en una mayor eficiencia y una aceleración optimizada, respectivamente. Estas dos opciones implican algunos gastos de capital adicionales, pero los resultados muestran que también tienen un tiempo de recuperación muy corto gracias a costos operativos significativamente más bajos. Las opciones dos y tres contienen variables diferentes en comparación con la opción uno.

La Tabla 2 (arriba) muestra que las opciones uno y dos utilizan RPM reducidas para la hélice y un par mayor y un diámetro de hélice ampliado, entre otras cosas. Estas dos opciones también tienen un Capex más alto, pero los resultados muestran que también hay ahorros anuales sustanciales que mejoran el costo total de propiedad, dijo la compañía.

"Los resultados descritos en la Figura 2 [below] muestran claramente que, desde la perspectiva del TCO, vale la pena diseñar unidades de propulsión de acuerdo con el perfil operativo de la embarcación", dijo Steerprop.

La opción dos consume un 13 % menos de energía que la opción de "línea de base" en el cruce de 14 minutos.

"También podemos ver ahorros anuales claros para ambas opciones en todas las rutas de ferry, lo que garantiza tiempos de recuperación cortos, especialmente en las travesías más cortas", dijo la compañía.

Ahorro de 2,4 millones de euros en 15 años

La segunda opción, que se centra en la optimización de las fases de aceleración, beneficia a los transbordadores que operan travesías cortas donde las aceleraciones ocurren con frecuencia. El coste total de propiedad en el ejemplo de travesía de 4 km es ligeramente superior a 17 000 000 euros. Si nos fijamos en un ahorro anual superior a 160.000 euros, vemos que en un periodo de 15 años el ahorro total supera los 2,4 millones de euros.

"Los resultados de la simulación muestran que el análisis operativo es la base para encontrar un costo total de propiedad óptimo. Además, se pueden lograr ahorros significativos de energía al involucrar el diseño del propulsor como parte del proceso de diseño del barco", dijo Steerprop.

screenshot27Figura 2

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