Gestione del fine vita degli interruttori in alta tensione

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Un’analisi tecnico-economica per il supporto alla stesura del piano industriale

Gestione del fine vita degli interruttori in alta tensione
Gestione del fine vita degli interruttori in alta tensione
Gestione del fine vita degli interruttori in alta tensione
Gestione del fine vita degli interruttori in alta tensione
Gestione del fine vita degli interruttori in alta tensione
Gestione del fine vita degli interruttori in alta tensione

Considerare in un piano industriale la gestione del fine vita di un asset è un processo caratterizzato da alta incertezza dal momento che si tratta di dover prendere decisioni su attività future in un orizzonte temporale medio lungo. A tal fine è necessario analizzare le informazioni a disposizione prima di decidere: un’analisi tecnico-economica orientata al ciclo di vita e al rischio può aiutare a prendere decisioni informate. Tipicamente si tratta di dover decidere se sostituire o mantenere gli asset (portando a estenderne la vita) con conseguente impatto sull’allocazione dei costi in un piano industriale di medio/lungo termine (CAPEX vs OPEX).

Il progetto presentato in questo articolo, svolto con riferimento agli interruttori di alta tensione della Area Operativa di Trasmissione di Milanodi Terna, propone una metodologia orientata al rischio e fondata sull’integrazione di analisi tecnico ed economiche per supportare le decisioni di gestione del fine vita degli asset e quindi la stesura del piano industriale aziendale.

La metodologia è frutto del project work dal titolo “Analisi tecnico-economica per la gestione del fine vita degli interruttori in alta tensione a supporto del piano industriale” svolto da Adam Baldini, partecipante della XI edizione del meGMI - Master Executive in Gestione degli Asset e della Manutenzione Industriale erogato congiuntamente dal MIP - Politecnico di Milano Graduate School of Business e da SdM – School of Management dell’Università degli Studi di Bergamo. Azienda e obiettivi del progetto Terna è l’operatore indipendente proprietaria principale della rete elettrica italiana in alta e altissima tensione operante nel servizio di trasmissione e gestione dei flussi di energia elettrica.

Il piano industriale di Terna raccoglie tutte le attività di rinnovo e sviluppo degli asset della rete di trasmissione nazionale: rinnovo/sviluppo di componenti di linee e stazioni elettriche.

Raggiunta la fine vita utile attesa, determinata dal mix tra le indicazioni del costruttore e l’esperienza manutentiva di Terna, in fase di pianificazione è necessario definire la miglior soluzione adottabile.

Lo scopo è proporre una metodologia, basata su analisi tecnico/economiche, per guidare la definizione della gestione del fine vita degli interruttori di alta tensione (AT), scegliendo tra mantenimento e conseguentemente allungamento della vita attesa dell’asset o la sostituzione, in modo da stanziare nel piano industriale i fabbisogni al minor costo attualizzato. D’altra parte, a seconda che si opti per una delle due soluzioni, ne consegue, a piano industriale, un opportuno stanziamento di capitale allocabile in costi operativi e/o costi destinati ad investimento.

L’obiettivo è quello di definire una metodologia per guidare questo tipo di decisione attraverso un approccio ingegneristico fondato su un’analisidi tipo tecnico-economica di lungo termine e orientata al rischio.

Metodologia di analisi proposta

Il metodo proposto si fonda sull’integrazione di un’analisi tecnica con un’analisi di tipo economica.

L’analisi tecnica parte da un’estrazione, dall’archivio informativo del CMMS aziendale, di un record di anomalie e guasti. In relazione alla combinazione di due indicatori che legano la criticità di esercizio elettrico – che definisce il livello di rischio di mancata fornitura e ritiro di energia causato dal fuori servizio dell’interruttore (CE) – ed il rischio tecnico dell’apparec- chiatura (RT) – indicante il degrado dell’asset in relazione allo storico delle anomalie e manutenzioni eseguite – si selezionano gli asset piùcritici da un punto di vita tecnico.

Il Rischio tecnico (RT) è un indicatore che varia da 0 a 100 (dove 0 corrisponde all’ottimo stato e 100 al pessimo stato) è dato dalla somma pesata dei provvedimenti di manutenzione generati dal CMMS a seguito delle anomalie registrate dall’operatore e dall’età del componente, RT = RTPROV MAN + RTETA’ f (anomalie elettriche; meccaniche)’ mentre la Criticità di Esercizio (CE) è un indicatore qualitativo definito tramite tre livelli; criticità ALTA, MEDIA, BASSA in base alle problematichedi gestione della rete causate dall’indisponibilità dell’elemento stesso.

Una matrice di rischio che considera questi due indicatori permette di definire i possibili scenari a seconda del livello di rischio che caratterizza asset diversi: eventuale mantenimento prima o dopo gli anni di servizio predefinito dalle indicazioni aziendali (SCENARIO FLESSIBILE), oppure sostituzione dell’asset una volta raggiunti gli anni di esercizio predefiniti (di seguito SCENARIO FISSO).

La scelta dello scenario migliore per diversi asset con diverso livello di rischio, è poi supportata da un’analisi di tipo economica in ottica total cost. Per diverse combinazioni dei valori di CE ed RT, la metodologia propone differenti scelte supportate da un’analisi economica che tiene conto del Capex per la eventuale sostituzione e tutti i costi attualizzati di manutenzione e gestione, Opex, che saranno sostenuti fino alla fine vita in caso di mantenimento. In questo modo la metodologia permette di eseguire una valutazione costi/benefici tra i due differenti scenari e definire la scelta migliore a seconda dello stato di salute e della criticità dell’asset in analisi.

Di seguito si mostra l’applicazione della metodologia proposta per gli interruttori AT. Gli interruttori in AT sono tra le apparecchiature asservite alle stazioni elettriche che, per numero di anomalie, rientrano tra le categorie di componenti di maggior interesse nel processo decisionale in ambito manutentivo.

Applicazione della metodologia

Nel caso specifico, la metodologia è stata applicata ad un campione selezionato di dieci interruttori AT, con età di servizio prossima a 35 anni, pari alla fine vita utile attesa definita da Terna. Il costo di sostituzione di tali interruttori varia da 30 k€ ai 90 k€ per livello di tensione elettrica. Di seguito, si descrive l’analisi tecnica fondata sui due indicatori di prestazione ed esercizio e la a successiva analisi economica.

Analisi tecnica

I dieci modelli selezionati in base alla loro vetustà rispetto ai 742 interruttori a consistenza del parco gestito dall’Area Operativa di Milano, sono classificati in base alla matrice di rischio determinata dai due indicatori: criticità di esercizio (CE) e Rischio Tecnico dell’apparecchiatura (RT). In relazione alla magnitudo di CE ed RT (ALTA, MEDIA o BASSA) si individuano differenti azioni: sostituzione “S” dell’asset indipendentemente dall’analisi costi/benefici, valutazione economica a vita intera “C” per valutare il minor costo tra mantenimento e sostituzione; valutazione tecnico-economica di dettaglio, per livello di tensione dell’interruttore, “M/S” per valutare la miglior soluzione tra sostituzione o mantenimento; mantenimento “M”.

Analisi economica

Sulla base degli output dell’analisi tecnica, è possibile definire la migliore azione nei casi in cui sia necessaria una valutazione tecnico-economica (C o M/S), in base a valutazioni nell’ottica di total cost. L’analisi economica tiene conto del Capex per la eventuale sostituzione e tutti i costi (attualizzati) da sostenere durante la vita dell’asset per il suo esercizio e manutenzione, Opex per i diversi scenari.

Nel grafico sono riportati i rispettivi costi di esercizio e manutenzione (€ Man=CESE+CMAN) e sostituzione (€ Sost), che si rilevano tra i due scenari.

L’analisi economica è implementata per tutti gli scenari d’azione identificati nella matrice di rischio, introdotti nella figura della matrice di rischio.

Risultati raggiunti e sviluppi futuri

La miglior soluzione identificata applicando la metodologia proposta, prevede la gestione SCENARIO FLESSIBILE. In particolare, le azioni per la gestione del fine vita come definito dall’applicazione della metodologia, indicano la sostituzione di cinque interruttori e invece l’estensione della vita per gli altri cinque. La logica di scelta è tecnica, ovvero la valutazione della “salute” dell’interruttore, ed economica, ovvero l’azione che giustifica e comporta un saving nei costi. Nel complesso, per i 10 interruttori, il saving di costi è di circa 62 k€ implementando le azioni definite tramite la metodologia rispetto alla sostituzione di tutti gli interruttori a 35 anni come indicato da pratica aziendale.

Tale valutazione può essere estesa sull’intero parco interruttori dell’AOT di Milano. Solo estendendo tale analisi a 123 interruttori con RT MEDIO e ALTO, escludendo dall’analisi gli interruttori con RT BASSO, in quanto per ovvie ragioni si decide di adottare il mantenimento, il saving stimato è maggiore di 1 M€ rispetto alla sostituzione di tutti gli interruttori a 35 anni.

La metodologia proposta basata su un’analisi tecnico- economica per definire la gestione del fine vita degli interruttori di AT, può essere estesa a qualsiasi tipologia di componenti. Ciò premesso l’analisi tecnico-economica non può essere sostenuta senza un continuo e consistente lavoro svolto dal personale operativo nella registrazione delle anomalie durante le attività manutentive periodiche, su condizione e su guasto. Senza tale contributo non troverebbero fondamento ingegneristico le soluzioni adottate in sede di pianificazione.

 

Adam Baldini, Resp. Team Programmazione Unità Impianti Chiuro, Terna Rete Italia Spa

Pietro Paolo Pericolo, Resp. Unità Coordinamento Tecnico, Terna Rete Italia Spa

Irene Roda,  Ing., Ricercatrice PostDoc, DIG, Politecnico di Milano

Pubblicato il Marzo 12, 2018 - (4588 views)
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