L’illusion du prix d’achat
Un échangeur de chaleur en acier au carbone sans revêtement pour un réservoir de zingage acide coûte 1 800 $. Un équivalent en PTFE coûte 7 500 $. Sur la demande d'achat, l'option acier apparaît quatre fois moins chère. Ce numéro unique détermine de nombreuses décisions d’approvisionnement.
Le prix d'achat n'est pas le coût. Il s’agit de la première des nombreuses dépenses que nécessitera l’échangeur en acier au cours de sa durée de vie. Chaque coût ultérieur-remplacement, nettoyage, élimination des déchets, interruption de production-apparaît dans un poste budgétaire différent. La maintenance paie les remplacements. La production absorbe les temps d’arrêt. L'environnement gère les déchets acides. Aucun document ne totalise le total.
Lorsque tous les coûts sont consolidés sur une période de 5 - ans, l'échangeur en acier est généralement 3 à 5 fois plus cher que l'alternative en PTFE. Les économies apparentes résultant du prix d'achat inférieur sont entièrement consommées et dépassées par les coûts ultérieurs.
Les catégories de coûts cachés
La corrosion est le principal facteur de coûts. L'électrolyte acide de zinc à pH 4,5-5,5 attaque l'acier au carbone par une corrosion uniforme. Le taux de corrosion à une température de fonctionnement de 55 degrés est d'environ 0,2 à 0,5 mm par an. Une bobine d'acier d'une épaisseur de paroi de 2,5 mm perd son intégrité structurelle en 3 à 5 ans et doit être remplacée.
Chaque événement de remplacement génère de multiples coûts au-delà de l’achat d’une nouvelle bobine. Le réservoir doit être vidangé et l'ancien serpentin retiré-ce qui nécessite souvent de le couper lorsque les fixations corrodées se grippent. La nouvelle bobine nécessite un montage, une installation et des tests de fuite. Le bain doit être réchauffé de la température ambiante à 55 degrés, consommant de l'énergie de vapeur et du temps de production.
Entre les remplacements, l’acier corrodé libère des ions de fer dans l’électrolyte de zinc. Les concentrations de fer supérieures à 100 ppm provoquent des dépôts sombres et une résistance réduite à la corrosion des revêtements de zinc. Le bain nécessite un traitement plus fréquent-oxydation au peroxyde d'hydrogène, filtration des boues d'hydroxyde de fer et ajustements chimiques. Chaque cycle de traitement coûte des produits chimiques et de la main d’œuvre.
Les boues d'hydroxyde de fer issues du traitement par bain sont un déchet dangereux si d'autres métaux co-précipitent. Les coûts d'élimination s'ajoutent aux dépenses d'exploitation. La bobine corrodante elle-même, une fois remplacée, est constituée de déchets métalliques contaminés nécessitant une élimination appropriée.
Tableau 1 : Comparaison des coûts du cycle de vie sur 5 ans pour un réservoir de zinc acide de 5 000 litres
| Catégorie de coût | Bobine d'acier au carbone | Échangeur de chaleur en PTFE |
|---|---|---|
| Coût d'achat initial | $1,800 | $7,500 |
| Installation (initiale) | $600 | $500 |
| Fréquence de remplacement (5 ans) | 1-2 remplacements | 0 |
| Coût de remplacement par événement (bobine + main d'œuvre + temps d'arrêt) | $3,500 | N/A |
| Coût total de remplacement (5 ans) | 5 250 $ (1,5 remplacements en moyenne) | $0 |
| Travail de détartrage annuel et produits chimiques | $800 | 50$ (rinçage seulement) |
| Coût du détartrage sur 5 ans | $4,000 | $250 |
| Traitement de bain supplémentaire (élimination du fer) | 600 $/an | $0 |
| Coût du bain sur 5 ans | $3,000 | $0 |
| Élimination des déchets (boues + bobine de ferrailles) | $1,200 | $0 |
| Coût total sur 5 ans | $15,850 | $8,250 |
| Coût annualisé | $3,170 | $1,650 |
Le facteur de temps d'arrêt
Au-delà des coûts quantifiés, les arrêts de production lors du remplacement des bobines représentent une perte de revenus. Un temps d'arrêt de remplacement de 6 heures pour une ligne de placage de zinc acide de composants automobiles avec une contribution aux revenus de 500 $ par heure coûte 3 000 $ en marge perdue. Deux de ces événements sur 5 ans ajoutent 6 000 $ au coût réel de la bobine d'acier.
La bobine PTFE élimine entièrement ce coût de temps d'arrêt. La bobine reste en service pendant toute la période de 5 ans et au-delà. Le réservoir reste à température. La production se poursuit sans interruption.
Justifier la mise à niveau du PTFE
Le prix d'achat plus élevé de l'échangeur thermique en PTFE est récupéré en 18 -24 mois grâce à l'élimination du remplacement et à la réduction des coûts de maintenance. Après retour sur investissement, le coût d'exploitation annuel de l'option PTFE est environ la moitié de celui de l'alternative en acier : 1 650 $ contre 3 170 $ par an dans l'exemple ci-dessus.
La justification de la mise à niveau doit regrouper tous les coûts liés à la corrosion-actuellement répartis entre différentes catégories budgétaires. La comparaison consolidée des coûts du cycle de vie fournit la base financière pour sélectionner le PTFE sur la base du coût total plutôt que du prix initial.
Résumé
Les coûts cachés du cycle de vie des échangeurs de chaleur en acier sans revêtement en zingage acide-corrosion-remplacement, détartrage, traitement du bain, élimination des déchets et temps d'arrêt de production-dépassent plusieurs fois le prix d'achat. Un échangeur de chaleur en PTFE, dont le coût initial est plus élevé mais dont les coûts liés à la corrosion sont proches de -nuls-, offre un coût total de possession inférieur en 2 ans et des coûts d'exploitation annuels considérablement inférieurs par la suite.
Les arguments financiers en faveur de la mise à niveau du PTFE sont plus solides lorsque tous les coûts liés à la corrosion actuellement absorbés par les budgets de maintenance, de production et environnementaux sont regroupés en une seule analyse.
Une assistance technique pour l'analyse des coûts du cycle de vie des échangeurs de chaleur en PTFE dans des applications spécifiques au zinc acide est disponible sur soumission de la fréquence actuelle de remplacement des bobines, des coûts de détartrage, de l'utilisation de produits chimiques de traitement du bain, des coûts d'élimination des déchets et de la valeur des temps d'arrêt de production.
