Custo total de propriedade em válvulas de isolamento

O custo total de propriedade é um conceito que vem sendo falado há muito tempo no setor industrial, tanto para análise de novos projetos quanto para avaliar os custos de manutenção das diferentes unidades. Nas válvulas, tem sido cada vez mais utilizado para comparar diferentes soluções e escolher a que tem o menor custo total.

Um dos grandes desafios da análise é como aplicá-la a diferentes processos, indústrias e equipamentos de forma específica, que seja o mais próximo possível da realidade e que seus resultados permitam avaliar as diferentes soluções para problemas específicos e de forma confiável.

A ValvTechnologies vem trabalhando ao lado de seus clientes para gerar esse tipo de análise para aplicações de válvulas de isolamento em diferentes indústrias e dar recomendações para sua implementação.

Para iniciar, é importante definir quais são as falhas das válvulas de isolamento nos processos que farão parte da análise:

• Vazamentos através da haste: emissões de fugitivos para o meio ambiente.
• Vazamentos internos pelas sedes quando a válvula fica fechada.
• Bloqueio da válvula: este pode ser o mais complexo, pois, se a válvula que deve isolar um processo não se movimenta, as consequências podem ser catastróficas. Principalmente em ESDVs Emergency Shutdown Valves e BDVs (Blowdown Valves).

O objetivo principal da análise de custo total de propriedade é avaliar todos os custos associados a uma equipamento específico durante um período. Esses custos incluirão: custo de aquisição de equipamentos, custos de manutenção, reparo e substituição de equipamentos. Além disso, deve-se definir os parâmetros base que farão parte desta análise, listados abaixo.

Definição do intervalo de tempo da análise: um intervalo de tempo deve ser definido de forma que os efeitos econômicos das válvulas possam ser completamente  analisados. A recomendação é usar o dobro do tempo da janela operacional, ou do ciclo de manutenção programado, ou de parada das plantas. O tempo é um fator determinante para o resultado da análise.

Definição da quantidade de válvulas analisadas: a recomendação é não analisar mais de 4 válvulas, já que elas podem ter diagnósticos muito semelhantes e isto dificultar o entendimento de qual é o efeito real sobre a planta e o melhor caminho. Além disso, certifique-se de que os efeitos das válvulas tenham alguma relação entre si e façam parte do mesmo processo.

Custo de manutenção (compra, reparo, substituição, manutenção)

A ideia é calcular o custo inicial das válvulas, da manutenção preventiva, do reparo de substituição; como também quantas vezes ela é reparada, substituída, além dos custos de instalação ao longo do intervalo de tempo da análise.

Os custos de instalação podem ser insignificantes, mas é sempre importante avaliá-los, pois muitas vezes vai se precisar de elementos adicionais, contratar empresas de terceiros, fazer tratamentos térmicos etc. Por exemplo, em aplicações offshore (FPSOs, plataformas), o custo de instalação e transporte pode ser tão alto que se aproxime do custo da válvula.

A avaliação econômica realizada para a compra de uma válvula geralmente considera os custos de manutenção, mas também há outros custos relacionados a falhas de válvulas como:

Custos de paradas não programadas

É muito importante focar a análise em paradas feitas para a troca de válvulas e que não façam parte de uma parada programada para intervir na unidade ou sistema. Um exemplo de parada não programada causada por uma válvula é quando sua falha cria um alto risco de segurança para o meio ambiente, pessoas ou equipamentos.

A primeira coisa é definir se o processo deve ser parado completamente para a troca da válvula, para reduzir a carga e a produção, ou se é um processo Batch, onde o tempo de ciclo é estendido para fazer a intervenção.

• Após a definição do tipo de parada, é hora de quantificar os custos. A recomendação é começar com o custo por dia de parada. Esse é um custo que todas as empresas têm e os valores podem mudar significativamente de um processo para outro. A partir do custo diário, é possível calcular o valor da parada por hora e usar este valor para análise, multiplicando-o pelo número de horas necessárias para intervir na válvula.

Custos relacionados à eficiência

Esta análise é uma das mais complexas porque precisa de um alto conhecimento do processo para determinar os efeitos das falhas da válvula de isolamento no sistema. Existem várias estratégias que podem ser usadas para determinar o custo dos vazamentos da válvula. Seguem alguns casos específicos:

Aumento do consumo de combustível: se há vazamento das válvulas de dreno e vent de caldeira em plantas de geração e cogeração, a energia usada para aquecer a água é perdida, uma vez que o vapor não chega à turbina.  Isso afetará diretamente a eficiência térmica da planta e os custos com combustível. Existem estratégias para medir a perda de energia mbtu/hora, como o ValvPerformance Testing   (serviço de medição de vazamentos da ValvTechnologies).

Ciclos operacionais aumentados em aplicações em Batch.  Na desidratação do gás com peneira molecular, as válvulas são usadas para realizar a troca de operação dos drums para operar no processo de adsorção ou regeneração. Nesse processo existem diferentes fluidos: gás molhado (entrada), gás seco (saída), gás quente (usado para regeneração), gás quente molhado (após a regeneração) e a mistura desses fluidos afetarão o funcionamento do sistema:

• Mistura de gás molhado com gás quente: reduzirá a temperatura do gás quente, afetando o processo de regeneração, o que significa aumento no ciclo de desidratação.
• Mistura de gás de regeneração quente no processo de adsorção: reduzirá a capacidade da peneira para desidratar, aumentando o tempo de ciclo.

Aumento do tempo de parada por vazamento das válvulas. Em uma refinaria no sistema de fundos das torres de fracionamento com duas bombas, que devem ser trocadas periodicamente para manutenção, a falha das válvulas de isolamento gerará um aumento considerável no tempo de parada.

Existem muitos outros custos que podem-se associar com válvulas de isolamento, no entanto, com os expostos acima pode-se chegar a uma análise conclusiva.

A ValvTechnologies já desenvolveu vários estudos de custo total de propriedade em diferentes processos e indústrias como em Lançadores e Recebedores de PIG, Peneiras Moleculares, ESDVs e BDVs, Injeção de Gás (API 10.000), entre outros, com uma equipe técnica especializada para desenvolver este tipo de análise para seus clientes.

A ValvTechnologies, empresa americana que atua há mais de 30 anos no mercado, fabrica exclusivamente válvulas para serviço severo, com sede metal – metal, vazamento zero conforme a ISO 5208 Rate A e oferece até 4 anos de garantia de fábrica.

A seguir, um exemplo de resultados desse tipo de análise e como interpretá-lo   

Exemplo prático: custo total de propriedade para aplicação de sistema de desidratação com peneira molecular

Solução A

• Válvula de esfera tipo haste ascendente (Rising Stem);
• Válvula precisa manutenção todos os anos;
• Janela operacional: 6 anos;
• Custo da parada $50K USD por dia;
• Tempo de parada para troca de válvula: 24 horas;
• Válvula começa a vazar significativamente após 6 meses de operação;
• Aumento de 1.5 minutos do ciclo por fugas das válvulas.

Solução B

• Válvula de esfera vazamento-zero da ValvTechnologies, suportada pela sede;
• Janela operacional: 6 anos;
• Custo de parada $50K USD por dia;
• Substituição da válvula: cada 8 anos;
• Tempo de parada para troca das válvulas 1 e 2: zero, pois a substituição é realizada durante as paradas programadas da unidade;
• Nenhum aumento de ciclo por vazamento.

Tempo de análise: 12 anos, equivalente a duas janelas operacionais.

Nos gráficos, pode-se comparar as soluções considerando os diferentes custos. A Figura 1 mostra a comparação dos custos iniciais de aquisição, manutenção e substituição das válvulas no tempo da análise. A Figura 2 mostra a comparação dos custos de aquisição, manutenção, substituição e os custos de paradas não programadas para troca das válvulas. A Figura 3 mostra os custos de aquisição inicial, manutenção, substituição, custos de paradas não programadas, e, adicionalmente, o custo do incremento do ciclo por vazamentos de válvulas.

Resultado da análise:

• Custo total de propriedade em 12 anos da Solução 2 é 3.5% do custo total de propriedade da Solução B (Fig 3), apesar de ter tido um investimento inicial maior.
• A redução do custo total de propriedade com a Solução B é porque não há adição de custos de paradas não programadas ou incremento do ciclo.

Esta análise pode-se aplicar a outros processos e indústrias, tais como:

• Lançadores e receptores PIG
• Unidades de Coqueamento de Petróleo
• Desidratação com peneira molecular
• Sistemas de segurança instrumentados
• Fundos da torre de fracionamento
• Unidades de cracking catalíticas
• ESDVs e BDVs
• Injeção de Gás (API 10.000).