COSTURILE DE TRANSPORT. DEFINIȚII ȘI CLASIFICĂRI [305502]

CUPRINS

INTRODUCERE

CAPITOLUL I.

COSTURILE DE TRANSPORT. [anonimizat]. Costurile contabile includ toate cheltuielile care se fac în legătură cu prestarea serviciilor: [anonimizat], combustibilii, [anonimizat]. Costurile economice: sunt asociate cu teoria costului alternativ sau a costului de oportunitate. Costul unei acțiuni este echivalent cu valoarea unor oportunități la care s-a renunțat pentru efectuarea acțiunii. [anonimizat] a [anonimizat] s-au obținut din cauza acțiunii efectuate. De ex: costul de oportunitate al utilizării unei nave care transportă minereu din Ucraina la Galați este egal cu valoarea călătoriilor pe care nava nu le-a făcut fiind ocupată cu deplasarea mai sus amintită.

În aceeași ordine de idei se poate conchide că o resursă care nu are o [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat] a terenului, deci reprezintă un cost nerecuperabil. [anonimizat]. In cazul activelor care pot fi vândute la preturi egale sau mai mari decât valoarea lor inițială ele se consideră supraevaluate.

[anonimizat]. Costul social este constituit din resursele suplimentare pe care o terță persoană trebuie să le cheltuiască pentru a-și menține standardul inițial de viață. [anonimizat] – intern depinde de perspectiva din care este privit. De exemplu aglomerația pe o artera rutiera reprezintă un cost intern al transportului auto. Dacă la traficul existent se adaugă traficul de pe o [anonimizat] o creștere a aglomerației, aceasta reprezintă costuri externe pentru participanții la traficul de pe calea rutiera prioritară. [anonimizat] – pot avea și efecte pozitive. [anonimizat], prin faptul că este o [anonimizat] o bariera în calea extinderii incendiilor.

Transporturile, [anonimizat]. În momentul de față exista o înțelegere colectivă a necesitații de a contracara efectele externe ale activităților umane și în special ale transporturilor asupra mediului natural. [anonimizat]. [anonimizat].

[anonimizat], adică pe termen scurt sau pe termen lung. Prin termen scurt se înțelege perioada de timp în care capacitatea firmei de a produce (a oferi servicii) rămâne neschimbată. Costurile fixe se pot raporta numai la un termen scurt, deoarece pe termen lung toate costurile sunt variabile.

Fiecare mod de transport are o viziune diferită despre termenele scurte si lungi, deoarece atât activele fixe cat și cele mobile trebuie reînnoite periodic. Odată cu activele fixe si cele mobile au fost achiziționate; singurele economii pe care le poate face CF pe termen scurt se refera la cheltuielile variabile: plata salariaților (în acord) a combustibililor, operațiilor de întreținere etc. Daca aceste costuri sunt acoperite din venituri nu se pune problema încetării activității, datorita duratei lungi de viată a activelor (15 ani locomotivele, 25 de ani vagoanele, 45 de ani calea si semnalizarea). Este evident ca decizia de încetare a activității va trebui luata la 15, 25 sau 45 de ani. Termenul scurt la CF reprezintă 15 ani, iar termenul lung 45 de ani.

În cadrul unui mod de transport, costul mediu al prestației se modifica în funcție de gradul de utilizare a capacitații disponibile; astfel costul este minim când se folosește întreaga capacitate a mijlocului de transport.

Un alt tip de cost este așa numitul cost marginal, care poate fi definit ca o modificare a costului total, rezultând din modificarea prestației cu o unitate. O clasificare importanta a costurilor este următoarea: costurile proprietății asupra instalațiilor fixe, costurile proprietății asupra vehiculelor si costurile de funcționare a vehiculelor. Costurile proprietății instalațiilor fixe. În această categorie intră căile de deplasare, terminale, instalații de întreținere. De multe ori proprietarii acestora nu coincid cu transportatorii. Construcția infrastructurilor este costisitoare si odată construite multe din costurile lor devin nerecuperabile. Din perspectiva costurilor de oportunitate, costurile irecuperabile nu se mai iau in considerare.

Deși, aparent, odată construite, instalațiile fixe nu ar trebui sa consume resurse, menținerea lor în funcțiune necesită cheltuieli, care trebuie tratate precum costurile de funcționare. Costurile proprietății vehiculelor sunt parțial recuperabile, deoarece se pot muta de pe o piața de alta. Costul de închiriere a unui vehicul este echivalent cu rata dobânzii aplicata la valoarea de piața a acestuia, stabilita pe piața vehiculelor uzate. Când vehiculele au o viată previzibila (in ani sau km) costul de oportunitate a proprietății se poate aproxima prin scăderea din costul inițial a costurilor corespunzătoare uzurii. Costul exploatării include și: costurile legate de întreținerea cailor de circulație, costurile de întreținere și reparații, costurile cu personalul având funcții de conducere. Aceste costuri cresc cu volumul prestației si sunt tratate drept costuri de exploatare deși sunt făcute de alte persoane care nu lucrează direct pe vehicul.

Surse de economii la costurile din transporturi

Creșterea mărimii încărcărilor deplasate, ceea ce permite transportatorilor sa folosească coeficienți de utilizare a sarcinii utile maximi. În acest context, transportatorii trebuie să folosească vehicule cu capacitați adecvate mărimii încărcăturilor.  Folosirea vehiculelor de mare capacitate, știind că valoarea costurilor unitare variază invers proporțional cu capacitatea. Asigurarea unei infrastructuri corespunzătoare cerințelor de trafic, putând-se folosi viteze de circulație economice. În caz contrar se poate ajunge la aglomerări ce reduc vitezele de circulație. Pentru înțelegerea fenomenului se ia ca exemplu transportul aerian. O rețea este formată din câteva centre (aeroporturi) aflate la mare distanta unele de altele, în zone populate, care generează o mare cerere de transport, acoperită de aeronave mari care circula pline și cu costuri reduse între centre. Fiecare centru organizează zboruri radiale pe distante scurte cu avioane de capacitate mai mică, corespunzătoare cererii.

Analiza de cost a modurilor de transport

Se va face pentru cele trei categorii principale: costurile proprietății asupra instalațiilor fixe, asupra vehiculelor și cele de funcționare a acestora.

Costurile transporturilor feroviare

În Romania, rețeaua feroviara a aparținut întotdeauna statului și în prezent este concesionata Companiei Naționale a Cailor Ferate. Conform practicii economice, costul real al infrastructurii ar trebui sa fie dat de valoarea anuală totală pe care un potențial utilizator ar fi dispus sa o plătească în situația când calea ar fi abandonată, amplificată cu rata dobânzii pe economie. Cum este greu de crezut ca acest scenariu s-ar putea întâmpla, se concluzionează că majoritatea acestor costuri sunt nerecuperabile.

Rămân de acoperit costurile legate de menținerea în funcțiune a infrastructurii. Ele se recuperează din taxele pe care le achită utilizatorii (exprimate in lei / tren · km). Costurile anuale ale materialului rulant constau din: valoarea anuala a uzurii (amortismentul), costurile de întreținere și reparațiile, costurile cu modernizarea vagoanelor de călători și asigurările (dacă se plătesc). Costurile cu personalul sunt foarte mici, dar numai la prima vedere; în realitate aici se adaugă și cheltuielile indirecte mari, datorita supradimensionării tradiționale la CF, susținuta și de presiunea sindicală.

Costurile transporturilor rutiere

Rețeaua de drumuri este foarte extinsă, legând între ele toate localitățile. Majoritatea drumurilor sunt secundare, ponderea celor interurbane fiind redusă. În Romania, proprietatea statului asupra drumurilor naționale se exercita de Administrația Naționala a Drumurilor. Drumurile orășenești, județene și comunale sunt în administrația Consiliilor Județene sau locale. Cheltuielile cu construcția (de capital) și întreținerea drumurilor se fac din bugetele autorităților cale le administrează. Ca și în cazul CF majoritatea cheltuielilor făcute cu drumurile sunt irecuperabile (costuri de oportunitate reduse). Structura transporturilor auto (mărimea vehiculelor și densitatea lor) influențează mărimea cheltuielilor făcute cu drumurile. Camioanele grele aduc cele mai mari pagube drumurilor. Statisticile din SUA arată că 40…90% din costurile de reparații se datorează autocamioanelor grele. De aceea s-a legiferat limitarea sarcinilor pe axe; puține șosele admit sarcini pe osie mai mari de 10t. Beneficiarii drumurilor contribuie la cheltuielile de întreținere și modernizare printr-o taxa inclusa în prețul carburantului.

Costurile transporturilor navale

Costurile infrastructurilor au doua componente și anume șenalele navigabile, care presupun operații permanente de întreținere (adâncire) și menținere în funcțiune a semnalizării (geamanduri, faruri, lumini) și sistemelor de ecluzare. În Romania șenalele se referă la cursul inferior al Dunării și al Oltului, canalul Dunăre – Marea Neagra și la anumite zone de coasta (bara Sulina, intrarea în portul Constanța, Mangalia, Midia – Năvodari). Există și costuri externe aferente utilizării șenalelor navigabile: eroziunea malurilor, spargerea sloiurilor de gheață, poluarea apelor, deranjarea viețuitoarelor etc. Marea majoritate a acestor cheltuieli sunt suportate de bugetul național. O parte a lor se recuperează prin taxele de ecluzare.

Porturile sunt proprietate de stat care trebuie sa le asigure funcționalitatea. Costurile necesare sunt recuperate (parțial) din taxele portuare plătite de utilizatori, taxele de închiriere a spatiilor portuare, de operare și manipulare a mărfurilor, de reparații curente etc. În cazul navelor economiile de mărime au un caracter foarte bine conturat nu numai din punct de vedere al costurilor de achiziție, în sensul ca prețul unei nave tinde sa fie proporțional cu suprafața ocupată și nu cu deplasamentul ei. O limitare foarte importantă în alegerea mărimii navei o reprezintă pescajul, legat de adâncimea șenalelor navigabile din porturile frecventate de nava.

Exista și un efect de compensare a economiilor de mărime, datorită timpului mare de andocare a navelor mari, a reducerii vitezei de deplasare și a numărului de curse. La costul inițial de achiziție al navei de adaugă alte costuri precum: întreținerea, asigurarea, costuri legate de rambursarea împrumutului efectuat la cumpărare, amortizarea (durata de viată a unei nave este de 20 de ani, însă de obicei mai mult în funcție de nivelul operațiilor de întreținere). Costurile de oportunitate ale navelor sunt extrem de volatile, ele fiind influențate de conjunctura economică.

Ca orice mijloc de transport, costurile sunt formate din cheltuielile cu combustibilul și materialele de întreținere, plus cele cu personalul navigant. Aceste costuri variabile sunt supuse economiei de mărime, din doua motive: creșterile rezistentei la înaintare și ale echipajului nu sunt proporționale cu creșterea tonajului ci mai lente. Exista si costuri de exploatare care cresc proporțional cu mărimea navei, precum cele legate de activitatea portuara. Dezvoltarea containerizării mărfurilor a venit pentru a înlătura acest neajuns.

Costurile transporturilor aeriene

Siguranța zborurilor se poate asigura numai în condițiile respectării culoarelor aeriene, monitorizate permanent de stațiile de urmărire de la sol, ale Administrației Române a Serviciilor de Trafic Aerian. Costurile acestor stații sunt legate in special de salariile angajaților. Cum un controlor de zbor are capacitatea de lucru limitata se poate conchide ca aceste costuri sunt variabile. Aeroporturile sunt proprietate publica. Ele își stabilesc preturile pentru serviciile oferite clienților astfel încât sa-si acopere cheltuielile. In SUA structura costurilor pentru un mare aeroport este următoarea: cheltuieli asociate cu pistele de aterizare și căile de rulare 28%, cele legate de terminale si parcare 57%, restul fiind asociate cu hangarele și zonele învecinate. Se percep taxe pentru aterizare, deschiderea de ghișee, restaurante, magazine, diferite servicii, accesul la porți, hangare, alimentarea avioanelor cu combustibil etc. Costurile aeronavelor  sunt influențate de piața mondiala a aparatelor de zbor, crescând odată cu cererea de transport. Costul de proprietate este format din costul de oportunitate al fondurilor incorporate, valoarea uzurii, întreținerea, asigurarea, aceste costuri fiind fixe. Tehnologia de exploatare si structura de cost sunt asemănătoare cu cele ale transportului auto de încărcături incomplete. Costurile cuprind in principal cheltuielile cu salariile echipajului si cu combustibilul. Aici se adaugă o parte din costurile cu personalul ajutător, costurile de întreținere, costurile serviciilor pentru pasageri etc.

CAPITOLUL II

INTERNALIZAREA COSTURILOR EXTERNE DIN TRANSPORTURI

2.1. Introducere

Pe 15 martie 2015 Comisia Europeană a găzduit un seminar în Bruxelles privind internalizarea costurilor externe efectuate de către toate modurile de transport. Această problemă va constitui fără îndoială unul din cele mai semnificative dosare pentru sectorul nostru în următorii câțiva ani și va necesita un tratament aprofundat și responsabil din partea IRU.

Noua inițiativă care vizează explorarea metodelor de internalizare a costurilor externe își are sursa în articolul 11 al Directivei privind eurovinieta (2006/38/CE) care stipulează că până în iunie 2008, cel mai târziu, Comisia Europeană va prezenta Parlamentului European și Consiliului o metodologie de internalizare a costurilor externe, precum și o strategie de punere în aplicare etapizată pentru toate modurile de transport.

În vederea îndeplinirii acestor obligații, CE, o firmă de consultanță olandeză, a fost mandatată de către Comisia Europeană să facă o analiză și recomandări privind internalizarea costurilor externe așa după cum s-a solicitat de către Directiva privind eurovinieta. Rezultatele acestui studiu preliminar sunt subliniate în acest document. O procedură de consultare oficială a părților interesate este așteptată în noiembrie 2007. Ea va fi urmată, în iunie 2015, de o comunicare și proiecte de propuneri din partea Comisiei.

Taxele rutiere vor constitui probabil unul dintre instrumentele cele mai utilizate pentru punerea în aplicare a strategiilor de internalizare. In fine, trebuie de asemenea semnalat că aplicațiile precedente ale principiului poluatorul plătește ale UE riscă să facă obiectul unei politici în afara Uniunii.

2.2. Raportul firmei către Comisia Europeană

Conținut și cadru

Raportul preliminar al firmei CE este împărțit în două părți. Prima parte prezintă mai multe abordări științifice pentru identificarea și cuantificarea costurilor externe pentru societate cauzate de către toate modurile de transport. A doua parte încearcă să identifice diferitele strategii sau scenarii pentru internalizarea acestor costuri.

O atenție deosebită este acordată tehnicilor de tarifare a costurilor marginale care atribuie un cost specific extern fiecărui km parcurs de un autovehicul. Studiul se extinde asupra tuturor modurilor de transport: rutier, feroviar, aerian, maritim și pe apele interioare, de mărfuri și călători, autovehicule comerciale și necomerciale, transport urban și interurban.

Includerea în raport a tuturor modurilor de transport te lasă să crezi că, pentru prima dată, transportul colectiv de călători – privat sau comercial – va fi luat în considerare în domeniul redevențelor impuse utilizatorilor rutieri.

Identificarea costurilor externe

Conform Directivei Eurovinia, raportul CE identifică costurile externe următoare: ambuteiajul, poluarea aerului (particule și oxizi de azot), zgomotul, accidentele, schimbarea climaterică (CO2) și „altele” (contaminarea solului și a apelor, deteriorări produse cadrului natural și peisajului). Acestea sunt rezumate în raport după cum urmează:

3. Problema Evalutării Costurilor Externe

Studiul ia apoi în considerare în detaliu costurile externe evaluate și utilizează diferite studii în încercarea de a cuantifica fiecare cost pe fiecare mod de transport pentru fiecare din categoriile de cost extern. (Vezi anexa 1). Împreună, studiile citate au ca efect o foarte largă varietate între nivelurile minime și maxime pentru același element de cost – care este recunoscut de consultanți ca fiind o problemă pentru atribuirea unui cost real marginal per autovehicul pentru elementele cum ar fi ambuteiaj, poluare, etc.

4. Estimările totale ale Costurilor Externe

Studiul INFRAS/IWW, 2004, este citat ca efectuând o estimare a costurilor externe totale pentru Europa de vest (exclusiv costurile externe de ambuteiaj și cu un scenariu critic privind schimbarea climaterică) la 650 miliarde euro în anul 2000. Responsabilitatea principală a acestor costuri este considerat a fi transportul rutier, care deține 83,7% din costurile totale, urmat de transportul aerian cu 14% din costurile totale externe. Calea ferată (1,9%) și transportul naval pe apele interioare (0,9%) sunt considerate ca având o mai mică importanță. Conform studiului două treimi din costurile externe calculate sunt rezultatul transportului de călători.

Studiul UNITE 2001/2003 a încercat să stabilească, pe tip de autovehicul, valoarea unui kilometru de ambuteiaj. Conform autorilor studiului, această valoare atinge 21 euro pentru o deplasare comercială și 4 euro pentru deplasare de plăcere. HEATCO (2006) recomandă să se atribuie timpului pierdut într-un ambuteiaj o valoare de 1,5 ori mai mare celei necesare unei deplasări standard. Pentru transportul de mărfuri, acest factor multiplicator este de 1,9.

5. Considerații referitoare la punerea în aplicare a inițiativei de internalizare

Consultanții pornesc de la principiul că finalitatea primordială a internalizării costurilor externe este de a spori eficiența economică a transportului prin testarea bunăvoinței utilizatorilor de a plăti. Totuși, consultantul acceptă că obiectivele internalizării costurilor externe urmărite pot fi mai diverse: mai multă corectitudine, obligarea poluatorului de a plăti, plasarea tuturor modurilor de transport pe picior de egalitate, generarea de rețete pentru finanțarea infrastructurilor, și, posibil, finanțarea bugetului general al unui guvern.

Studiul ia apoi în considerație, pentru fiecare categorie de cost extern, avantajele relative și dificultățile inerente ale următoarelor două opțiuni politice: adoptarea unei politici de tarifare bazate pe un cost marginal pe autovehicul sau pe o agregare de sus în jos a costurilor totale suportate de o regiune, un stat, o provincie, etc. Conform CE, prima abordare este mai precisă pe plan teoretic deși punerea sa în aplicare va fi dificilă și costisitoare în practică. Pentru anumite categorii, cum ar fi costurile legate de accidente, abordarea de sus în jos este considerată ca fiind mai adecvată.

În raportul său, biroul CE încearcă să identifice măsurile optime care permit neutralizarea diferitelor categorii de costuri externe. Pentru poluarea atmosferică și ambuteiaje, el recomandă utilizarea redevențelor kilometrice individuale diferențiate. Pentru schimbarea climaterică, el preconizează menținerea accizelor tradiționale pe carburanți sau înființarea de noi taxe pe CO2 însoțite de sisteme de schimb de niveluri de emisii (în principal în domeniul transportului aerian) și/sau întărirea controalelor reglementare. Pentru accidente, se preconizează impunerea de taxe suplimentare companiilor de asigurare pentru acoperirea costurilor neluate în considerare. Pentru poluarea sonoră, măsura cea mai corespunzătoare este, conform biroului CE, instaurarea de redevențe kilometrice diferențiate în funcție de oră și loc.

Raportul evaluează de asemenea măsura în care anumite costuri externe sunt deja internalizate prin intermediul taxelor pe carburanți și pe autovehicule. Directiva eurovinietă stipulează de fapt că orice înglobare a unui nou cost extern să fie precedată de o evaluare a taxei fiscale existente. Consultanții susțin că finalitatea taxării carburanților este finanțarea întreținerii și crearea de infrastructuri, și nu recuperarea vreunui cost extern. Ei recunosc totuși că aceste taxe depășesc adesea valoarea reală a costurilor infrastructurale și ar putea fi considerate ca fiind deja o contribuție la recuprarea anumitor costuri externe, în special schimbarea climaterică.

Inspirându-se din cercetările efectuate în cadrul proiectului REVENUE, biroul CE susține că plusurile de eficiență sunt adesea pierdute atunci când conducerile regionale sau locale au libertatea de a afecta fonduri pentru dezvoltarea de infrastructuri a căror valoare intrinsecă este limitată, chiar nulă dincolo de limitele regionale/locale. Această problemă ar putea fi ușor rezolvată prin afectarea de fonduri dezvoltării rețelei transeuropene.

6. Scenarii pentru internalizarea costurilor externe

În ultimele pagini ale sale, raportul descrie șase scenarii care ar putea servi drept bază unui exercițiu de modelare mai dezvoltat și pentru o viitoare consultare a părților implicate:

Diferențierea redevențelor/taxelor actuale și întărirea strategiei reglementare în materie de emisii. Nu sunt preconizate taxe sau redevențe noi, dar revizuirea măsurilor existente pentru a permite o mai mare diferențiere a prețului costurilor marginale. Obiectivul ar fi crearea unui cadru mai precis pentru impunerea de taxe și redevențe astfel încât să garanteze ca adevăratul poluator să plătească. Acest scenariu ar fi însoțit de norme reglementare mai stricte în materie de emisii și zgomot.

Internalizarea totală a costurilor externe. Acest scenariu preconizează elaborarea unui cadru de tarifare a costurilor marginale în vederea unei internalizări maxime a costurilor externe produse de transport. El ar implica impunerea unui mare număr de noi taxe și redevențe în scopul neutralizării fiecărui cauzator de cost extern.

Internalizarea totală numai a costurilor externe intrasectoriale. In acest scenariu, noile măsuri de internalizare s-ar aplica numai costurilor care nu depășesc domeniul modului de transport respectiv. De exemplu, o redevență ar fi impusă pentru neutralizarea efectelor ambuteiajului asupra altor utilizatori rutieri, dar nici o redevență nu ar fi adăugată pentru compensarea impactului poluării sonore și atmosferice asupra riveranilor).

Diferențiere (scenariu 2) + redevențe noi (scenariu 3). Scopul acestui scenariu ar fi acela de a încerca diferențierea cu și mai mare precizie a taxelor și redevențelor actuale și, după caz, de a le completa cu altele nou create.

Exploatarea maximă a Directivei eurovinieta actuale. Acest scenariu ar consta în a face obligatorii toate redevențele și majorările facultative menționate în Directivă. Acest scenariu s-ar limita la transportul rutier comercial de mărfuri. Nici un cost nou nu ar fi impus altor moduri de transport.

III. OBSERVAȚII PRELIMINARE ALE IRU

În centrul acestei inițiative se găsește principiul „poluatorul (sau utilizatorul) plătește”, care pare deja să facă parte integrantă din politica UE în materie de transport și mediu. Acest principiu își are originea în percepția că societatea suportă costurile care rezultă din utilizarea tansporturilor care nu sunt contabilizate în prețul pieții transportului. Deși noua inițiativă vizează toate modurile de transport, un amestec de argumente politice și ecologice ne fac să credem că viitoarele strategii de internalizare vor afecta în principal sectorul transportului rutier.

De la declarația sa din 1996 privind Carta verde a Comisiei intitulată „Către o tarifare echitabilă și eficientă în transporturi”, IRU a estimat că „având în vedere marile divergențe din evaluarea costurilor totale [externe], [….] și faptul că avantajele externe ale transportului rutier nu sunt luate în considerare, estimarea costurilor externe nu este destul de avansată pentru garantarea că tarifarea care ar rezulta ar fi echitabilă și eficientă”. Este evident din raportul preliminar al CE că încă din 1996 s-au înregistrat progrese reduse în materie de identificare (oricare ar fi gradul de precizie) atât a valorilor reale ale costurilor externe, cât și a eventualelor beneficii externe ale transportului rutier. Această afirmație deplorabilă dăunează calității raportului.

Poziția IRU privind Carta albă intitulată „Redevențe echitabile pentru utilizarea infrastructurii” (1998) cuprinde de asemenea consemne și mai pertinente. După părerea IRU, ambuteiajul nu constituie un cost extern „deoarece utilizatorii rutieri plătesc deja prețul acestuia suportând o creștere a costurilor lor de funcționare (consum de carburant, timp, etc.). Acest argument și-a păstrat valabilitatea.

În aceeași poziție, IRU afirmă că nu ar trebui să existe nici o discriminare între sectoarele industriale sau modurile de transport privind internalizarea costurilor externe. Toate sectoarele pot fi considerate ca generatoare de costuri externe. Transportul în general nu ar trebui să facă obiectul vreunei discriminări în timp ce alte sectoare nu sunt în totalitate adeptele principiului poluatorul plătește.

Mai mult, raportul CE nu face decât să întărească îngrijorarea unei perspective a discriminării existente între modurile de transport. 90% din studiile privind costurile externe citate în raport se referă doar la transport. Impactul extern al altor moduri (de ex. producerea de electricitate pentru trenuri) a fost aproape în întregime uitat. De altfel, trebuie notat că pe 9 martie 2007, și anume a doua zi după publicarea raportului preliminar al CE, transportul maritim a fost exclus din domeniul de aplicare al Protocolului de la Kyoto de către reuniunea la vârf a liderilor europeni. Este inacceptabil ca principiul poluatorul plătește să fie aplicat mai sever unui mod decât altuia. IRU trebuie să continue să plaseze exigența sa privind un tratament echitabil al tuturor modurilor de transport în centrul fiecăreia din luările sale de poziție, inclusiv în cazul raportului CE.

În fine, trebuie reamintită strategia celor trei „i” a IRU și în special principiul conform căruia cea mai bună modalitate de a reduce impactul transportului rutier asupra mediului constă în elaborarea la origine a măsurilor tehnice și practice de exploatare și de a le însoți cu stimulente care să încurajeze punerea lor în aplicare mai rapidă.

IV. ETAPE VIITOARE

Pozițiile existente ale IRU, precum și posibilitatea de noi acțiuni sau publicații privind acest dosar ar trebui să fie preconizate din timp pentru a garanta un răspuns eficient consultării pe care Comisia a prevăzut-o a fi lansată în noiembrie 2007.

ANEXA 1

Estimarea costurilor externe pe categorie de cost și mod de transport

CAPITOLUL III

ANALIZA MOBILITĂȚII CONTAINERELOR IN TERMINALUL CONSTANȚA SUD

A mai fost specificat faptul că au fost făcute o serie de demersuri pentru obținerea de informații amănunțite cu privire la terminalul de containere Constanța Sud. Acesta a fost ales pentru analiză, deoarece este unul dintre cele mai mari terminale de containere din sud-estul Europei, dar care a și atins o masă critică a transportului intermodal, cu o activitate anuală continuă (364 zile pe an, șapte zile pe săptămână, 24 ore pe zi, excepție făcând noaptea de revelion). Demersurile au avut ca rezultat obținerea unor informații generale minimale, care nu au permis utilizarea lor la realizarea analizei fluxurilor din studiile de caz în lucrarea de față.

De la momentul inaugurării în 2004, poziționarea și dotările terminalului au fost concepute pentru a rivaliza cu marile terminale de containere din vestul Europei. Criza economică însă a determinat o limitare a investițiilor din terminal, în prezent acesta fiind limitat constructiv la o capacitate anuală de 1,2 milioane TEU.

3.1. Date disponibile 2015

Din datele obținute în 2015 direct din partea terminalului, rezultă că acesta dispune de următoarele facilități:

o zonă de stocare a terminalelor pline de 24,70 ha, cu un maxim de 5 containere pe înălțime;

zonă de stocare a containerelor goale de 7,82 ha, cu un maxim de 5 containere pe înălțime;

lățimea rutelor de acces principale este de 3,7 metri;

capacitatea instantanee de stocare a containerelor pline este de 19500 TEU;

capacitatea instantanee de stocare a containerelor goale este de 11200 TEU;

capacitatea teoretică instantanee a containerelor pline este de 26000 TEU;

capacitatea teoretică instantanee a containerelor goale este de 11800 TEU;

disponibilitatea zilnică de stocare a containerelor este identică cu capacitatea teoretică;

pentru mișcarea containerelor în interiorul terminalului sunt disponibile: o 55 ITV (Internal Transport Vehicle) x 6.5 km/h x 2 TEU = 440 TEU/oră o 13 RTG (Rubber Tyred Gantries) x 23 km/h x 2 TEU = 364 TEU/oră o 4 ECH (Empty Container Handlers) x 26 km/h x 2 TEU = 128 TEU/oră

Cu toate acestea, necesarul de informații urmărea în plus față de cele enumerate mai sus și identificarea următorilor parametrii ai terminalului:

Dimensiuni zonă/zone de stocare (lungime, lățime, înălțime maximă containere);

Capacitate poartă (capacitate de expediție număr de containere pe autovehicule, pe cale ferată, barje, nave) ieșire pe zi;

Capacitate poartă (capacitate de expediție număr de containere pe autovehicule, pe cale ferată, barje, nave) intrare pe zi;

Numărul efectiv de TEU expediate pe zi (număr TEU expediate pe autovehicule, pe cale ferată, barje, nave), comparativ 2014, 2013, 2012;

Numărul efectiv de TEU primite pe zi (număr TEU primite pe autovehicule, pe cale ferată, barje, nave), comparativ 2014, 2013, 2012;

Capacitate operare macarale transcontainer (e.g. TEU/oră);

Distribuția statistică a timpilor de rezidență a containerelor la export;

Distribuția statistică a timpilor de rezidență a containerelor la import;

Timpul mediu, maxim, minim de transport a unui container de la navă la locul de depozitare;

Curba de distribuție orară a numărului de containere expediate/preluate pe autovehicule, cale ferată, barje/nave.

În primii ani ai terminalului, traficul de containere prin terminal era în creștere, în anul 2006 fiind inaugurată noua extensie a terminalului. Astfel, datele disponibile pentru anii 2006-2007, arătau continuarea trendului crescător de ocupare a capacității terminalului, după cum se poate vedea în figurile de mai jos:

Figura 7-1: Gradul de ocupare al terminalului pentru anul 2006

Figura 7-2: Gradul de ocupare al terminalului pentru perioada aprilie-septembrie 2007

Inclusiv la acel moment, sistemul era vizualizat de către conducerea terminalului ca un sistem hidraulic, compus din sub-sisteme, care trebuie să funcționeze într-un mod echilibrat. Din păcate, după cum se poate observa în Figura 7-3, existau și există încă o serie de probleme care, în momentul în care au o capacitate dezechilibrată față de sistemul ca întreg, introduc pierderi majore (gâtuiri) în serviciile furnizate de către terminal în beneficiul clienților.

Figura 7-3: Sub-sistemele unui terminal de containere Constrângerile identificate constau în:

Fluxurile de marfă nu sunt reglementate

Containerele sunt aduse în terminal, cu mult înainte de a ajunge nava la încărcare (Figura 7-4)

8-14

Figura 7-4: Rezidența containerelor la export (zile)

Informațiile despre containere erau greșite sau inadecvate;

Aceste probleme aveau ca rezultat un exces al timpilor de așteptare sau de rezidență a containerelor, mișcări neproductive a containerelor în interiorul zonei de stocare, performanță scăzută a cheului, întârzieri în plecarea navelor etc. Din punct de vedere al importurilor de containere, existau în mod similar o serie de probleme, datorită:

Figura 7-5: Situația instantanee a timpilor de rezidență în zile a containerelor (4 octombrie 2007)

Inexistența unui orar de preluare a containerelor, ceea ce ducea la imposibilitatea realizării unei planificări interne;

Un nivel crescut al intervenției organelor vamale, în raport cu volumul mărfii;

Taxe de stocare a containerelor foarte reduse, rezultând într-un dezinteres de preluare rapidă a containerelor de către clienți.

Aceste aspecte au dus la apariția unor probleme majore pentru terminal, deoarece acesta a fost transformat neoficial într-o facilitate de stocare a containerelor, dar și ca în primul caz, au crescut timpii de acces pentru containere datorită necesitării de a permuta un număr mai mare de containere. O altă serie de constrângeri au fost identificate în lanțul de transbordare a containerelor de la nava principală la navele de tip feeder. Rezultatele acestor neajunsuri au constat în mișcări neprevăzute a containerelor în terminal, distribuție crescută a containerelor în terminal ce determinau deplasări mai lungi a echipamentelor de cărat (ITV) și în final o eficiență scăzută a macaralelor de cheu.

În ceea ce privește recepția și livrarea de containere pe cale rutieră existau o serie de probleme de eficiență a porții datorită unei lipse a unui orar cât mai exact de import sau export al containerelor. Cauza principală erau controalele vamale efectuate, lipsa informațiilor adecvate asupra conținutului containerelor sau a provenienței acestora, lipsa informațiilor de la transportatori etc. Efectele la poartă a acestor neajunsuri constau în, ocuparea totală a parcării terminalului, crearea de cozi de așteptare inclusiv în zona de intrare în port și pe drumul de acces către port, intersecții congestionate, întârzieri în livrarea pe toate tipurile de transport și în final scăderea eficienței terminalului și a satisfacției clienților.

Pentru anul 2007, media zilnică de recepție și livrare a containerelor arăta ca în Figura 7-6:

Figura 7-6: Media zilnică livrare/recepție poartă

Figura 7-7: Model anual al traficului de containere prin poartă

Media zilnică și media anuală a diferitelor fluxuri de containere prin poarta terminalului, arată faptul că, deși terminalul funcționează 24 ore din 24, datorită factorilor perturbatori arătați mai sus, se obține o scădere bruscă a traficului pe perioada nopții, dar și între orele 11.00 – 13.00, perioadă care corespunde cu pauza de masă.

Din punct de vedere al traficului de containere navă – cheu, apar o serie de probleme datorită unei variabilități a performanței pe perioada încărcării/descărcării navelor, datorită procedurilor portuare și a măsurilor de siguranță, constrângeri datorită situației din terminal și constrângeri cauzate de limitările echipamentelor. Aceste cauze conduc la întârzieri, creșterea timpului de ancorare al navelor, durate mai mari pentru schimbarea navelor și o scădere a eficienței totale a containerelor manipulate.

Toate problemele enumerate mai sus pentru fluxurile de intrare pe cale rutieră, feroviară sau maritimă, cuplate cu întârzierile datorate de aplicarea procedurilor și măsurilor de siguranță și securitate, conduc la congestii, mișcări inutile de containere, creșterea timpilor de rezidență a containerelor, întârzierea operării navelor și investiții inutile de capital.

3.3 Analiza fluxurilor din terminal

Conform rapoartelor existente din Portul Constanța, situația traficului de containere pentru terminalul Constanța Sud pentru anii 2008-2012, arăta ca în Tabel 7-1

Tabel 7-1: Evoluția traficului de containere prin terminal

Și din aceste cifre este evidentă scăderea masivă a traficului de containere prin terminal, începând cu anii 2008-2009. Datorită diverselor tipuri de containere utilizate în terminal, numărul total de containere reprezintă echivalent TEU.

Figura 7-8: Evoluția traficului de containere prin terminalul Constanța Sud

După cum a fost arătat în sub-capitolul 7.2, traficul prin terminal nu este constant pe perioada zilei, existând două vârfuri de trafic în jurul orei 11 și în jurul orei 13, acesta din urmă fiind cel mai mare, cu o proporție de aproximativ 12,98 % din traficul zilnic. Practic, cifra cea mai mare de containere manipulate prin terminal a fost în medie de 766 TEU/oră.

Datorită factorilor multiplii care intervin în poziționarea fiecărui container în zona de stocare, se poate considera pentru simplificare un trafic dispersat uniform în interiorul zonei de stocare.

Figura 7-9: Zona de stocare CSCT

După cum se poate vedea în Figura 7-9, traficul este împărțit în prima fază în patru fluxuri principale, după care se împart în fluxuri secundare, în funcție de zone: două fluxuri secundare pentru zonele 1 și 2 din Figura 7-9 și trei fluxuri secundare pentru zonele 3 și 4 din Figura 7-9. Pentru aceste fluxuri, pentru analiză pot fi evidențiate mai multe posibilități sau variante de împărțire a traficului: fluxuri egale pe secțiunile principale, fluxuri egale pe secțiunile secundare si fluxuri concentrate pe o singură secțiune secundară. În cele ce urmează, aceste posibilități vor fi analizate. Trebuie specificat faptul că în aceste estimări, cifrele de trafic au fost aproximate la o valoare fără zecimale, deoarece o unitate TEU nu poate fi împărțită în unități mai mici.

Fluxuri egale pe secțiunile principale

În acest caz, plecând de la cifra maximă orară de containere înregistrată în terminal de 766 TEU, se consideră pe fiecare rută principală un flux de 134 TEU luat pentru o perioadă de o oră. Astfel, pentru rutele secundare, va rezulta un flux secundar pentru zona 1 și 2 de 67 TEU/oră și un flux secundar de aproximativ 45 TEU/oră. Fluxurile principale vor fi caracterizate de valoarea de 134 de TEU/oră, însă acest flux nu va avea aceeași valoare pe întreg circuitul ci doar pe porțiunea dintre intrarea pe fluxul principal și intrarea pe un flux secundar. Fluxul principal va scădea până la valoarea ultimului flux secundar, adică de 45 TEU/oră.

Figura 7-10: Împărțirea fluxului principal pe fluxuri secundare

Fluxuri egale pe secțiunile secundare

Pentru această situație, totalul traficului este împărțit egal pe cele zece fluxuri secundare, rezultând într-o cifră de aproximativ 77 TEU/oră. Pe fluxurile principale valorile se obțin din însumarea fluxurilor secundare. Pentru zona 1 și 2, fluxul este de 153 TEU/oră, iar pe zona 3 și 4 fluxul este de 230 TEU/oră.

Fluxuri concentrate pe o singură secțiune secundară.

Practic aceasta este una dintre cele mai defavorabile situații care pot apărea în interiorul zonei de stocare, în momentul în care tot fluxul de containere este destinat unei singure sub-secțiuni din terminal sau pentru două sub-secțiuni deservite de aceeași rută de acces. În acest caz, fluxul maxim de 766 TEU/oră va face obiectul fluxului principal dar și fluxului secundar, din orice zonă ar fi acestea (1,2,3 sau 4, din Figura 7-9).

Dimensiunile unui transportor intern de containere (ITV) nu sunt standardizate, însă acestea pot fi estimate. Conform informațiilor disponibile, terminalul de containere utilizează ITV-uri Kalmar. Dimensiunea maximă a acestui echipament este de 5480 mm, însă până la punctul de prindere al remorcii, dimensiunea este de 4580 mm. O dimensiune normală a unei remorci este de aproximativ 6700 mm. Rezultă ca dimensiunea maximă a sistemului tractor-remorcă este de 11280 mm sau 11,28 metri. Mai departe putem presupune prin absurd că distanța de siguranță este doar de un metru, pentru a putea acomoda un număr mai mare de ITV-uri pe unitatea de suprafață. În mod normal, această distanță de siguranță depinde de viteza de rulare și de distanța minimă de frânare, în funcție de vehicul, care în practică se mărește până la zeci de metri.

După cum se poate vedea din Figura 7-9, analiză extinsă în capitolul 9, zona de stocare din cadrul terminalului de containere Constanța Sud este împărțită în 14 subzone cu o lungime de 191 metri și sub-secțiuni cu o lungime de 338 metri. Există două rute principale cu lungimea de 90 metri și două cu lungimea de 145 metri. În acest caz lățimea nu este importantă, dar trebuie specificat că pe fluxul principal, geometria permite deplasarea în paralel a două ITV-uri, iar pe rutele secundare poate rula doar un ITV pe lățime.

Ținând cont de dimensiunile rutelor de acces, de dimensiunile estimative ale unui ITV cu remorcă și de distanța considerată dintre ITV-uri, se pot estima mai departe capacitățile maxime ale rutelor principale și secundare. Instantaneu, rutele principale de 90 metri, pot acomoda aproximativ 16 ITV-uri fiecare, iar cele de 145 metri pot acomoda 26 ITV-uri. Rutele secundare de 338 metri pot acomoda 30 de ITV-uri, iar cele de 191 metri 17 ITV-uri. Rezultă o capacitate maximă instantanee teoretică a terminalului de 288 ITV-uri care transportă 288 FEU sau un maxim de 576 TEU (capacitatea maximă, cu mențiunea că un ITV ar trebui să transporte concomitent două containere de tip TEU, pentru aceeași destinație).

Cu toate acestea, capacitatea maximă pe rutele secundare este limitată de capacitatea rutelor principale. În timp ce rutele secundare permit însumat un număr de 60 ITV pentru zona 1 (Figura 7-9), 34 ITV pentru zona 2, 51 ITV pentru zona 3 și 51 ITV pentru zona 4, capacitatea rutelor principale permite un flux maxim de 16 ITV pentru zona 1, 16 ITV pentru zona 2, 26 ITV pentru zona 3 și 26 ITV pentru zona 4. Această limitare scade capacitatea teoretică instantanee la valoarea de 84 FEU sau 168 TEU.

În mod dinamic, trebuie ținut cont de viteza de deplasare. Aceasta a fost estimată la o valoare de 20 km/oră (care va fi utilizată și în simulările ulterioare), fără a ține cont de perioada de accelerare și decelerare. Pentru a nu ține cont de problemele de prioritate la ieșirea din sub-zonele de stocare, acestea nu au fost luate în considerare (problemă dezbătută în capitolul 11 – schimbare sens de mers prin terminal). În figura de mai jos au fost evidențiați schematic timpii de deplasare prin zona de stocare pe fiecare ramură:

Figura 7-11: Descompunere timpi deplasare

Pentru lungimea considerată pentru un ITV (11 metri) plus distanța de siguranță (1 metru) și viteza de deplasare (20 km/h), rezultă că suprafața ocupată dinamic de un camion este eliberată în 2,16 secunde (distanța de 12 metri parcursă cu o viteză de 20 km/h). Dacă la fiecare 2,16 secunde se eliberează spațiul, atunci următorul ITV are posibilitatea de a intra în suprafață. În decursul unei ore, pe o singură bandă fluxul este de 1666,66 ITV-uri. Pentru două benzi, fluxul va fi de 3333,33 ITV-uri.

Acest lucru este valabil pentru toate fluxurile principale, cu două benzi pe sens. Pentru fluxurile secundare, fluxul maxim va fi de 1666,66 ITV/oră, pe fiecare rută de acces. La o funcționare fără oprire a terminalului, capacitatea de transport din interiorul zonei de stocare ar putea ajunge la o cifră de 116.468.352 containere/an, față de maximul de 1.411.370 TEU atins de terminal. Această cifră este una imposibilă, care ar reprezenta un sfert din traficul mondial anual de containere.

În realitate traficul este influențat de o gamă largă de factori. Doar prin mărirea distanței de siguranță la 12 metri, fluxul scade la jumătate. În acest caz, distanta de siguranță nu este aceeași cu distanța de frânare, deoarece se consideră că vehiculul din față în mod similar nu poate opri instantaneu. Alți factori care influențează negativ capacitatea maximă a fluxului de vehicule au fost identificați ca fiind: schimbarea de drum, perioada de accelerare/frânare, asigurarea și oprirea la intersecții pentru cedarea priorității, existența utilajelor din terminal pentru mișcări suplimentare de containere, limitările și defazajele dintre diferitele echipamente din terminal, timpi de așteptare pentru încărcare/descărcare, intersecția cu fluxurile de mărfuri de la și către alte moduri de transport (feroviar, rutier, fluvial), configurația geometrică a terminalului, factorul uman și modelul zilnic de import și export al containerelor.

3.4 Concluzii

Terminalul de containere Constanța Sud s-a impus rapid pe piața internațională, ajungând la cifrele maxime de transport în anul 2008 și a cunoscut o reducere în anii ce au urmat, ducând și la oprirea planurilor de investiții majore în terminal. Cu toate acestea, capacitatea terminalului este limitată în principal de trei aspecte: arealul disponibil pentru efectuarea operațiunilor, limitarea echipamentelor din terminal și sistemul de management intern și al conexiunilor cu toate tipurile de transport prezente în terminal.

În ceea ce privește spațiul de stocare al containerelor și spațiul necesar pentru desfășurarea operațiunilor, acesta poate fi mărit prin expansiunea pe toată suprafața existentă a cheului 2 pe care este construit în acest moment terminalul. Traficul existent nu justifică această expansiune, după cum se poate vedea din tabelele de mai jos:

Tabel 7-2: Evoluția traficului de TEU-uri prin Portul Constanța

Figura 7-12: Evoluția traficului echivalent TEU prin Portul Constanța

Tabel 7-3: Evoluția traficului de nave port-container prin Portul Constanța

Cifrele de mai sus reprezintă totalul traficului de containere pentru Portul Constanța, din care terminalul de containere Constanța Sud deține majoritatea de 97,44%, restul de 2,56% fiind împărțite între SOCEP (2.51%) și UMEX (0.05%). Traficul total de containere prin port a atins un maxim în 2008, după care a scăzut la aproximativ jumătate, unde s-a stabilizat la cifrele din prezent. Însă potențialul terminalului rămâne crescut, în deosebi datorită poziției geografice și a politicilor europene de dezvoltare a rutelor de transport Europene, îndeosebi a coridoarelor pan-europene IV și VII.

Datorită creșterii cererii de transport containere și construcția unor nave port containere de dimensiuni din ce în ce mai mari, standardele ISO au impus de-a lungul timpului creșterea nivelelor maxime de stocare a containerelor și implicit construirea acestora pentru a suporta greutatea suplimentară, plus forțele suplimentare ce apar pe timpul transportului datorită stării mării. Navele port-container deveneau tot mai mari, iar limitarea pe verticală datorită standardelor de construcție a containerelor reprezenta un impediment. Capacitatea putea fi mărită doar prin creșterea lungimii și lățimii navei.

Odată cu modificarea acestui standard, structura de rezistență a containerelor permitea practic dublarea capacității unei nave prin adăugarea de containere și pe verticală, limitările fiind impuse de siguranța navei și a navigației (e.g. stabilitate, vizibilitate, accelerații suplimentare, vibrații). Din punct de vedere al echipamentelor de ridicat a containerelor, în momentul de față limitările sunt datorate podurilor rulante, care permit un maxim de cinci rânduri în terminalul de containere Constanța Sud. Pentru a permite stivuirea pe mai multe nivele, este necesară achiziția de noi echipamente, ceea ce presupune investiții majore.

Problemele apărute pe acest segment se datorează în principal unei lipse de informații sau a informațiilor eronate ce acompaniază containerele. Acest fapt duce la necesitatea efectuării de investigații suplimentare, atât din partea terminalului cât și din partea autorităților de control. Terminalul de containere are implementate sisteme de management computerizat al activităților, mișcărilor de echipamente și întreținere, cum ar fi NAVIS Sparcs, Express, Business Intelligence și Maximo 5.2. Cu toate acestea, lipsa informațiilor de intrare reprezintă o problemă pentru orice tip de aplicație. Legătura cu modul de transport rutier prezintă o particularitate, care nu poate fi prevăzută în totalitate de aplicațiile de management: factorul uman. În cazul în care este stabilită o oră exactă pentru ridicarea unui container, în marea majoritate a cazurilor aceasta nu este respectată. Șoferii ajung ori mai devreme, ceea ce duce la apariția cozilor, sau mai târziu, ducând la apariția de blocaje în lanțul de transport.

Toate aspectele legate de echipamente, management și utilizarea optimă a spațiului de stocare, converg către o scădere masivă a eficienței terminalului. În acest context, terminalele de containere caută în permanență noi modalități de îmbunătățire a traficului de containere pentru a putea oferi cele mai bune servicii către clienți, în vederea obținerii unui profit cât mai mare.

CAPITOLUL IV

MODELAREA FLUXULUI DE CONTAINERE ÎNTR-UN TERMINAL

4.1 Definirea studiilor de caz

În cazul unui terminal de containere și în condițiile identificate în organizarea curentă a terminalelor, nu este necesar un calcul pentru constructe mai mari de ordinul 2, deoarece în general zonele de stocare sunt prevăzute în lungul zonei de încărcare.

Figura 4-1: Terminalul de containere Constanța Sud

Problema reală în cazul optimizării timpului de deplasare a utilajelor ce deservesc terminalul de containere în vederea încărcării-descărcării navelor, se poate rezolva prin aducerea căilor de acces din terminal (străzilor) la o dimensiune finită. Problema este una de alocare a unei căi de acces de lungime finită fiecărei zone de depozitare de arie mai mică decât aria totală și una de conectare a acestora în mod optim. În cazul dezvoltării zonei de stocare teoretice pe baza teoriei constructale, a fost luat ca exemplu pentru anumite aspecte, terminalul de containere Constanța Sud.

Conform teoriei constructale, aria elementară A1 este definită de la început ca suprafață, fiind determinată de condițiile existente, de necesități etc, dar poate fi optimizată în funcție de lungime și lățime. În cazul transportului containerizat, utilizarea standardelor de dimensionare a containerelor, lasă puțin loc pentru introducerea de noi optimizări asupra formei constructive a containerelor. Din acest motiv, în cazul de față nu este posibilă optimizarea formei geometrice a ariei A1 din punct de vedere al raportului dintre lungime și lățime. Pentru dezvoltarea formei geometrice, A1 este considerată ca fiind formată din două rânduri de câte șase containere de tip FEU (12.2 x 2.44 m), dispuse simetric.

Pentru a putea fi manipulate de echipamentele specializate, containerele sunt distanțate între ele cu 0,5 metri pe lățime și cu 0,6 metri pe lungime. Adițional, datorită necesității utilizării echipamentelor de ridicat, mai este necesară adăugarea la aria elementară a căii de rulare a macaralelor, a zonei de acces camioanelor sub macara, precum și jumătate din zona de lipire a ariilor A1 în cadrul următorului construct A2.

Figura 4-2: Aria elementară A1

Pentru această arie se consideră

l – lățime FEU

dl – distanță între containere pe lățime

zr – lățime zonă de rulare macara

zc – lățime zonă acces camioane

Pentru dimensionarea căilor de acces, atât pentru zona de acces a camioanelor cât și pentru calea de acces principală în aria A2 și în terminal în general, a fost utilizată „Norma tehnica din 27/01/1998 privind proiectarea, construirea si modernizarea drumurilor”.

Din (4.1) rezultă ! 17,14i2,4i3,5i2,4 25,44 "

Pentru lățimea A1:

T! (4.2)

Astfel,

! ! ∙T! 651,264 " (8.3)

Pentru calculul constructelor de nivel superior, au fost considerate ca date de intrare, vitezele de deplasare pe axele de simetrie: v0 = 0,278 m/s (1 km/h), v1 = 0,35 m/s (1.26 km/h), v2 = 1,39 m/s (5 km/h) și v3 = 5,55 m/s (20 km/h). Aceste valori sunt suficiente pentru dezvoltarea unor constructe de nivel 3, după cum se va arăta în continuare.

Pentru dezvoltarea ariei A2, se consideră:

GA! r | s 7,23°, (4.4)

iar

2 ! ’ | tg 0,9922. (4.5)

O

Astfel, aria A2 va fi constituită din aproximativ n arii A1:

G | s≅2∙1∙0,9922∙5∙0,98415≅9,76. (4.6)

Pentru realizarea unei suprafețe simetrice, valoarea lui n2 se va rotunji la 10 arii A1. În plus, s-au introdus:

o distanțiere de un metru (0,5 m x 2) între ariile A1, mai precis între picioarele macaralelor, pe lățimea ariei A2;

pentru acces în viitoarea arie A3, s-a presupus existența unui drum de acces cu două sensuri de mers, fiecare cu două benzi (3,5 m x 2 benzi x 2 sensuri). Pentru aria A2,

(4.7)

T (4.8)

iar

∙T 135∙55,38 7476,3 " (4.9)

sau

≅G ! i3,5∙135i 0,5i0,5 ∙135i2∙25∙7≅

≅10∙651,264i3,5∙135i135≅7476,3 " (4.10)

Mai departe, se poate calcula timpul minim de acces la suprafața A2:

Figura 4-3: Aria A2 compusă din n arii A1 neconsiderând unghiul de optimizare α

Figura 4-4: Aria A2 compusă din n arii A1 cu unghiul de optimizare α

Următorul construct, A3:

G“ (4.14)

“ “ (4.17)

sau

“ “ . (4.18)

Timpul minim de acces pentru suprafața A3 va fi:

“, } 339 . (4.19)

În cazul în care se ține cont de unghiul de optimizare, zona de stocare teoretică va avea forma din Figura 4-5:

Figura 4-5: Zona de stocare dezvoltată pe baza teoriei constructale

Dacă nu se consideră utilizarea unghiului de optimizare α, geometria teoretică a zonei de stocare va fi sub formă de grilă, ca în Figura 4-6:

Figura 4-6: Zona de stocare sub formă de grilă

Datorită limitărilor impuse de echipamentele din terminal (poduri rulante cu anvelope de cauciuc), pentru zona de stocare dezvoltată în Figura 4-4 și Figura 4-5, nu este posibilă aplicarea unghiului de optimizare α2, deoarece ar face dificilă, chiar imposibilă utilizarea acestor tipuri de poduri rulante, iar camioanele ar avea dificultăți de manevrare sub aceste poduri pentru preluarea containerelor. Din acest motiv, pentru forma arborescentă a zonei de stocare, se va utiliza în analize doar forma dezvoltată cu ajutorul unghiului de optimizare α3 după cum se arată în Figura 4-7:

Figura 4-7: Zona arborescentă finală

În vederea realizării analizei cu ajutorul aplicației Ansys Fluent, a fost extras sistemul de conducte echivalente pentru cele două domenii teoretice (subliniat cu culoarea roșie în Figura 4-8 și Figura 4-9).

Figura 4-8: Evidențierea sistemului de conducte echivalente pentru sistemul grilă

Figura 4-9: Evidențierea sistemului de conducte echivalente pentru sistemul arborescent

După cum se poate observa din exemplul de mai sus și din rezultatele obținute, forma geometrică generată nu este un fractal, deoarece parametrii utilizați pentru calculul primului nivel de suprafețe se modifică pentru cel de-al doilea nivel, astfel modificându-se dimensiunile și unghiul optim.

În același timp se pot observa imperfecțiunile din sistem, existând suprafețe din aria A2 ce nu sunt acoperite de suprafețe A1. Aceasta este o consecință a faptului că Teoria Constructală permite existența imperfecțiunilor din sisteme, ca un fapt ce se găsește în mod normal în natură. Astfel, teoria nu încearcă să elimine imperfecțiunile din sistem, ci se axează pe distribuția imperfecțiunilor de-a lungul sistemului la o scară cât mai mică.

Forma generată este arborescentă, iar în cazul în care s-ar continua calculele pentru suprafețe de ordin superior, această formă ar deveni mult mai evidentă. Geometria domeniilor de stocare a fost realizată în aplicația DraftSight, o aplicație 2D gratuită. S-au păstrat aceleași dimensiuni rezultate din ecuațiile de mai sus, însă nu a mai fost luat în considerare unghiul de înclinare α2 pentru forma arborescentă, urmând să se realizeze analiza comparativă între cele două forme obținute.

4.2 Transpunerea studiului de caz în aplicația de analiză

În continuare, au fost pregătite formele geometrice generate pe baza teoriei constructale pentru efectuarea analizei cu ajutorul aplicației ANSYS-Fluent. Deoarece în acest caz s-a folosit o versiune anterioară a aplicației, proiectarea, meșa preliminară și condițiile la limită preliminare, s-au realizat cu ajutorul aplicației GAMBIT, apoi exportate către Fluent pentru a fi analizate. Pentru a putea analiza diferența dintre profilurile determinate în subcapitolul 8.1, datele de intrare sunt aceleași în fiecare caz. Pentru analiză a fost utilizat ca fluid de lucru apa (H2O), cu o viteză de intrare de 5,55 m/s la presiune normală (105Pa). Proiectarea sistemului a fost realizată la scară reală.

Analiza vizează un sistem din perspectiva accesului la suprafață pe orizontală și deoarece prin crearea analogiei cu mecanica fluidelor sistemul rezultat este un sistem de conducte circulare, analiza în Fluent a fost realizată în sistem bidimensional, în planul xy. Aceste date au fost necesare pentru a analiza diferența dintre geometrii ce au fost optimizate cu ajutorul Teoriei Constructale și mai precis prin introducerea unghiului α în generarea formelor, dar și geometrii ce se bazează pe experiența umană în dezvoltarea de sisteme de transport. Pentru a analiza formele geometrice din Figura 4-8 și Figura 4-9 din perspectiva mecanicii fluidelor, au fost extrase căile de transport și tratate ca o rețea de conducte, după cum se observă în Figura 4-10 și Figura 4-11:

Figura 4-10: Conducta extrasă din suprafața de tip grilă

Figura 4-11: Conducta extrasă din suprafața de tip arborescent

Pentru ariile generate pe baza teoriei constructale, au fost extrase doar rutele de acces la ariile elementare A1 (3,5 metri lățime), precum și ruta de acces principală (14 metri lățime).

4.3 Analiza studiului de caz cu ajutorul metodelor de element finit

4.3.1 Discretizare (mesh)

În cele ce urmează, cele două suprafețe au fost importate în Ansys Fluent pentru realizarea analizei. Pentru aceasta este nevoie de definirea condițiilor la limită și crearea rețelei de discretizare. La dezvoltarea unui mesh structurat este nevoie de o formă geometrică definită în principal pe bază de dreptunghiuri, care a fost posibilă doar pentru forma de grilă. În cazul geometriei arborescente, forma geometrică nu permite utilizarea unui mesh structurat, fiind utilizată o discretizare nestructurată (formată dintr-o combinație de dreptunghiuri și triunghiuri).

Figura 4-12: Discretizarea suprafeței de tip grilă

Figura 4-13: Discretizarea suprafeței de tip arborescent

4.3.2 Analiza cu element finit

Analiza a fost efectuată în paralel, urmărindu-se accesul prin punctul P ca fiind cel mai defavorizat punct din suprafață, până în punctul M, ca punct de ieșire din suprafață, pentru cazul în care se ia în considerație înclinarea ariilor A1, funcție de unghiul α, comparat cu situația în care nu se folosește unghiul α. În plus, fluxuri de intrare au fost atașate pe toate ramurile secundare de acces la suprafață.

Figura 4-14: Vectori viteza pentru zonă de stocare arborescentă (P→M, 5,55 m/s)

În acest caz, viteza maximă obținută în interiorul profilului a fost de 58,7 m/s, respectiv de 211,32 km/h, în condițiile în care viteza de intrare a fost de 5,55 m/s. Același lucru se întâmplă și în cazul formei geometrice de grilă, după cum se vede în Figura 4-15, pentru geometria de tip grilă:

Figura 4-15: Vectori viteza pentru zonă de stocare sub formă de grilă (P→M, 5,55 m/s)

Viteza mare apare în simulări datorită constrângerilor impuse pentru terminal și anume dimensiunile rutelor de acces considerate la dezvoltarea teoretică pe baza teoriei constructale. Din punct de vedere hidraulic, conducta principală nu are posibilitatea de a prelua întregul flux de fluid de la cele 30 de conducte secundare. După un calcul simplu, pentru a putea prelua cantitatea de fluid introdusă, fără a ține cont de compresibilitatea fluidului, conducta principală ar trebui să aibă diametrul de 7,5 ori mai mare, adică 105 metri.

În cazul terminalelor de containere, o suprafață mai mare de stocare reprezintă un avantaj major și se dorește utilizarea optimă a rutelor de transport. Când un vehicul deservește o ramură, la momentul în care acesta intră pe ruta comună de transport, teoretic nu va afecta mișcarea celorlalte vehicule, datorită benzilor multiple de deplasare (Figura 4-16). Într-adevăr, în momentul în care un număr mai mare de vehicule ies din ramurile secundare, traficul tinde să se suprapună, ceea ce practic conduce la blocaje (Figura 4-17).

Figura 4-16: Trafic nominal

Figura 4-17: Trafic suprapus

Pentru normalizarea valorilor și a reduce viteza de deplasare maximă prin terminal, trebuie practic să reducem viteza de intrare cu de 7,5 ori, adică 0,73 m/s. În acest caz, câmpul de viteze pentru cele două geometrii va arăta ca în Figura 4-18 și Figura 4-19, comparabil cu situația reală:

Figura 4-18: Vectori viteză pentru zonă de stocare arborescentă (P→M, 0,73 m/s)

Figura 4-19: Vectori viteză pentru zonă de stocare de tip grilă (P→M, 0,73 m/s)

Valoarea vitezei de intrare nu este foarte importantă în analiza de față, deoarece aceasta a fost aleasă arbitrar ca o viteză cu care se poate deplasa un camion încărcat prin terminal, în siguranță. Importanța analizei constă în obținerea unei diferențe de viteză maximă prin sistemul de conducte sub formă arborescentă și sub formă de grilă, la utilizarea aceleiași valori a vitezei de intrare (5,55 m/s sau 0,73 m/s).

Valorile nu pot fi utilizate deoarece vitezele din terminal ar ajunge la aproximativ 211 km/h, în primul caz, diferența fiind de 0,2 m/s, în avantajul formei arborescente. Pentru cazul în care a fost redusă viteza de intrare la 0,73 m/s, diferența de viteze a fost de 0,1 m/s în avantajul formei arborescente.

Chiar dacă valorile vitezelor pentru fluxurile din cele două sisteme pot fi modificate după caz, este de necontestat faptul că forma arborescentă dezvoltată pe baza teoriei constructale, oferă o mai bună curgere față de geometria sub formă de grilă. Într-un fel acest rezultat este logic, însă calculele teoriei constructale transpun acest „logic” într-un calcul matematic.

Mai departe au fost analizate cele două sisteme (grilă și arborescent) din punct de vedere al accesului din punctul M către punctele P.

Figura 4-20: Vectori viteză pentru zonă de stocare arborescentă (M→P)

Figura 4-21: Vectori viteză pentru zonă de stocare de tip grilă (M→P)

În acest caz, viteza de intrare a fost de 5,55 m/s, nemaifiind necesară modificarea acesteia deoarece dimensiunea intrării în domeniu este de 7,5 ori mai mică decât suma ieșirilor, conductele laterale fiind capabile să preia acest flux în totalitate.

Și la analiza aceasta au fost observate diferențe de viteză între cele două geometrii. Pentru cazul arborescent, viteza maximă obținută a fost de 5,87 m/s, iar pentru sistemul de tip grilă, viteza maximă a fost de 5,78 m/s, diferența fiind de 0,09 m/s.

Un aspect important care a fost urmărit în cadrul optimizărilor de mai sus este reprezentat de diferențele de presiune statică asupra terminalului, ca fiind un indice de creștere sau scădere a uzurii terminalului din punct de vedere structural.

Pentru aceasta au fost extrase din simulări, diagramele de presiune statică, după cum se poate vedea din figurile de mai jos.

Figura 4-22: Contur presiune statică formă arborescentă (P→M)

Figura 4-23: Contur presiune statică formă grilă (P→M)

Figura 4-24: Contur presiune statică formă arborescentă (M→P)

Figura 4-25: Contur presiune statică formă grilă (P→M)

Cu toate că această diferență de viteze și presiuni statice dintre cele două sisteme sunt relativ mici, se poate ține cont de faptul că acestea se aplică vehiculelor existente în terminal, care pot însuma mii de drumuri de acest fel pe zi. Astfel, reducerile de combustibili, de uzură asupra vehiculelor și chiar a terminalului în sine, pot deveni semnificative.

8.4 Concluzii

Geometria sistemelor de transport a ajuns la forma optimă de grilă în urma numeroaselor încercări din ultimele două milenii, începând cu Roma antică. Această geometrie nu a fost impusă de constructori, ci a fost impusă de observațiile asupra modului în care oamenii își amplasau locuințele în funcție de localizarea punctelor de interes (e.g. piață, rute de transport, port, surse de apa etc.). De exemplu, activitatea orașului Constanța a fost din cele mai vechi timpuri și încă este conectată cu activitățile Portului Constanța. Datorită acestei simbioze și a limitărilor existente în teren, orașul s-a dezvoltat în jurul portului, sub forma generală a unui semicerc.

În alte cazuri, în funcție de interesul general, așezările umane au fost dezvoltate în alte forme, cum ar fi sub forma de cerc, alungite de-a lungul râurilor pentru accesul la apă sau de-a lungul rutelor de transport.

Figura 4-26: Harta orașului Constanța

O serie de orașe au fost dezvoltate în vederea realizării accesului la mai multe centre de interes. În acest caz, a fost nevoie de o intervenție în modul în care erau amplasate punctele de interes, dar și dispunerea locuințelor populației. Astfel, a fost dezvoltat conceptul de grilă, care permitea un acces optim la toate punctele de interes, dar și cele mai eficiente rute între toate punctele din interiorul grilei.

În cazul sistemelor de transport, teoria constructală vine cu o nouă abordare, care nu este în contradicție cu experiența acumulată, însă dă posibilitatea de a găsi dimensiunile optime pentru forma de grilă. Teoria constructală evidențiază modul natural în care se dezvoltă sistemele ce prezintă fluxuri și introduce în transporturi unghiul de înclinare care este un caz special, pentru sistemele care au un singur punct de interes pentru suprafața în cauză. Abordarea constructală ține cont de imperfecțiunile existente în sistemele naturale, însă nu încearcă să le elimine ci le distribuie în sistem, la o scară cât mai mică. Pentru două sau mai multe viteze de deplasare, se generează forma optimă. Iar invers, pentru o suprafață țintă, se pot calcula vitezele optime de deplasare.

În acest capitol, a fost analizată o formă generică pentru zona de stocare a unui terminal de containere. A fost analizată această formă din prisma mecanicii fluidelor, pentru a putea vizualiza direct regiunile în care ar putea apărea probleme de amestec a fluxurilor, vitezele de deplasare în diferite regiuni din areal, dar și diferențele care apar între geometria sub formă de grilă și geometria care prezintă unghiul de optimizare (forma arborescentă). Prin analiza comparativă s-a evidențiat faptul că în cazul geometriei arborescente, viteza maximă de curgere prin sistem a crescut. Diferența de viteză este relativ mică (0,3-1.4%), însă dacă se iau în considerare totalitatea drumurilor realizate în decursul unei zile sau a unui an prin terminal, se pot obține reduceri cuantificabile ale consumului de carburant, emisiilor cu efect de seră sau timpilor totali de transfer a containerelor.

Avantajele sunt vizibile în momentul în care există un singur flux de transport ce deservește arealul (cu ajutorul unuia sau mai multor tipuri de transport), fără suprapunere sau când fluxurile se pot realiza în paralel, utilizând sisteme separate sau zone delimitate arbitrar. Un astfel de caz a fost evidențiat odată cu optimizarea accesului pasagerilor din terminalul aeroportului internațional din Atlanta, SUA.

Figura 4-27: Aeroportul Internațional Hartsfield-Jackson Atlanta, SUA

Terminalul nu a fost dezvoltat în urma aplicării teoriei constructale. Planurile de dezvoltare a terminalului au fost realizate în urma necesităților evidențiate de-a lungul anilor, construcția aeroportului începând cu anul 1925, primul zbor având loc în anul 1926. Însă forma geometrică la care s-a ajuns, este un exemplu clar de optimizare, teoria constructală fiind un aparat matematic simplificat de obținere a acestora.

CAPITOLUL V

ANALIZA TERMINALULUI DE CONTINERE CONSTANȚA SUD

Localizat în partea de sud a Portului Constanța, terminalul de containere Constanța Sud (CSCT), are o importanță strategică pentru port și pentru regiune, cu un impact major la nivel local, regional, European și internațional, fiind principalul port de transfer a mărfurilor din Bazinul Mării Negre și din estul Europei.

Figura 5-1: Localizare terminal containere Constanța Sud

În continuare, se va realiza o analiză a terminalului din punct de vedere al fluxurilor care trec prin zona de stocare, pentru a evidenția diferențele dintre geometria unui terminal real și geometria optimă dezvoltată pe baza teoriei constructale. Zona de stocare a CSCT este împărțită în 18 subsecțiuni, dintre care 14 cu dimensiunea de 191 x 17m și 4 cu dimensiunea de 338 x 17 m.

Figura 5-2: Terminalul de containere Constanța Sud (zona de stocare)

Zona este deservită de mai multe fluxuri: cel provenit din încărcarea/descărcarea navelor, din transferul unităților de containere către sistemul de încărcare feroviar și rutier, cele provenite din mutarea containerelor între diferite puncte în interiorul zonei de stocare și cele provenite din transferul containerelor către transportul fluvial (barje).

Fluxul principal este cel provenit din încărcarea și descărcarea navelor maritime, acesta fiind principala activitate a terminalului, și anume preluarea cât mai rapidă a containerelor pentru a ține cât mai puțin dana ocupată, obținerea de timpi cât mai mici de încărcare/descărcare, un număr mai mare de containere manipulate și implicit un profit mai mare pentru terminal.

5.1. Transpunerea geometriei în aplicația de analiză

În vederea realizării unei analize comparative dintre geometria dezvoltată pe baza teoriei constructale și geometria terminalului de containere CSCT, a fost necesară transpunerea zonei de stocare într-o aplicație de tip CAD. Aplicația utilizează imagini cu diferite rezoluții preluate de la sateliții de pe orbita Pământului, pentru a realiza un glob virtual, hărți și informații geografice. Rezoluția imaginilor depinde în mare măsură de punctele de interes de pe suprafața globului terestru. Datorită facilităților disponibile și a faptului că este o aplicație gratuită, aceasta a devenit una dintre cele mai utilizate aplicații la nivel internațional.

Preluarea coordonatelor sau a dimensiunilor liniare din hărțile Google Earth este o idee relativ nouă, datorită în primul rând noutății aplicației (data lansării: 11 iunie 2005). În ultimii nouă ani, acuratețea suprapunerii imaginilor pentru o potrivire cât mai bună cu sistemul WGS84 (World Geodetic System din 1984) a fost îmbunătățită. Astfel, aplicația a putut fi folosită nu doar cu scop informativ, ci aceasta putea fi utilizată în diverse domenii cum ar fi transporturi, dezvoltare mobiliară, management al dezastrelor naturale, indicații de orientare, publicitate etc.

Cu toate acestea, acuratețea informațiilor din hărți și în principal a coordonatelor geografice și a distanțelor măsurate în diferite moduri (loxodromică sau ortodromică) au fost subiectul studiilor pentru determinarea erorilor existente în locații de interes. Datorită faptului că hărțile Google Earth sunt realizate prin suprapunerea imaginilor, iar rezoluția imaginilor diferă în funcție de altitudinea de vizualizare și de punctul sau aria de interes, eroarea existentă diferă de la locație la locație.

5.1.1 Determinarea erorilor de măsură

Pentru a determina eroarea de măsură existentă în regiunea terminalului de containere, a fost aplicată o metodă statistică de prelucrare a datelor măsurate. Au fost efectuate cu ajutorul uneltei existente în aplicația Google Earth o serie de 20 de măsurători pentru lungimea unui container de 40 de picioare (FEU – fourty feet equivalent unit), cu lungimea standardizată de 12,192 metri.

Tabel 5-1: Măsurători efectuate

Au fost determinați principalii parametri statistici ai șirului de date.

Media aritmetică de sondaj:

•} (9.4)

(5.6)

Excesul:

| ∑| A‡ ~

F ’3 ’0,77301 (5.7)

Eliminarea datelor afectate de erori grosolane

Fiind dat un șir de valori experimentale x1, x2 ,…, xn , se consideră că valoarea xi este afectată de erori aberante, dacă este verificată condiția (criteriul Chauvenet):

| ŁA›››| (5.8)

unde: u este valoarea testata;

‡, sunt calculate pentru restul de n-1 date.

Valoarea lui H` a fost luată din Tabel 9-2 de mai jos, funcție de nivelul de încredere p și numărul de date n.

Tabel 5-2: Valori critice ØŒș [Apostolescu N., 1979]

Din calculul z pentru toate valorile măsurate, a reieșit că acestea nu au fost afectate de valori grosolane și nu a fost eliminată nici o valoare din șir.

Estimarea valorii adevărate

Valoarea adevărată a mărimii măsurate se estimează a fi:

̅ ! ∑} 12,188 " (9.9) } !

cu un interval de încredere:

̅±% 12,188±0,00653 " (9.10)

unde % este un factor ce depinde de nivelul de încredere p dorit, care s-a luat din Tabel 9-3

Tabel 5-3: Valorile factorului tp pentru determinarea nivelului de încredere al estimării valorii adevărate

Din calculul statistic efectuat mai sus, valoarea adevărată standardizată conform ISO 668:2013, se încadrează în intervalul de încredere ales. În plus, valoarea estimată ca fiind valoarea adevărată, are o eroare de -0,03% față de valoarea adevărată standardizată.

9.1.2 Extragerea dimensiunilor constructive

În continuare, au fost efectuate o serie de măsurători asupra terminalului pentru a determina dimensiunile constructive pentru zonele de stocare, pentru căile de acces principale și secundare, zone interzise, zone de rulare pentru echipamente de ridicat și distanțe între containerele stocate. Detaliile oferite de hărțile Google Maps, arată inclusiv sensul de mers impus prin terminal. Configurația zonei de stocare din terminal prezintă 14 diviziuni egale cu dimensiuni de 191 x 17 metri și 4 secțiuni cu dimensiuni de 338 x 17 metri, după cum se poate vedea în Figura 5-3:

Figura 5-3: Zona de stocare a terminalului de containere Constanța Sud

Figura 5-4: Reprezentare CAD a zonei de stocare

Terminalul este deservit de utilaje de transport între zonele de stocare (rubber tyred gantry cranes), rolul acestora fiind de a poziționa containerele în interiorul zonei de stocare și de a pregăti containerele pentru transport. Acestea nu fac parte din analiză.

În prima fază, utilajele de interes sunt camioanele specializate care realizează transportul containerelor între zona de stocare și locul de încărcare a acestora la bordul navelor. După cum a fost specificat mai sus, terminalul se supune unor reguli stricte de trafic în interiorul zonei de stocare, în sensul că drumurile de acces orizontale din figura de mai sus sunt cu sens unic, iar cele verticale sunt cu dublu sens. Acest fapt determină un circuit ciclic prin zona de stocare, deplasarea pe orizontală făcându-se de la stânga la dreapta, ca în Figura 5-5.

Figura 5-5: Sensul de deplasare prin terminal

Configurația fluxului de containere prin terminal este diferită de configurația dezvoltată pe baza teoriei constructale. Secțiunea prezentată în Figura 5-5 este similară formei de tip grilă, însă intrarea și ieșirea din zona de stocare se realizează prin puncte diferite.

Pentru analiza în Fluent, a fost realizat modelul CAD al unei secțiuni a zonei de stocare, cea mai apropiată de zona de încărcare/descărcare. Deoarece zonele de stocare individuale sunt identice (excepție făcând cele 4 zone sudice, dar care păstrează formatul de grilă), s-a decis pentru simplificare analiza acestei secțiuni.

Figura 5-6: Secțiune CAD zonă stocare

Diferenta de dimensiuni dintre măsurătorile efectuate mai sus și dimensiunile din Figura 9-6 apar datorită zonelor nefolosite pentru depozitare din capetele zonelor de stocare, datorită spațiului necesar pentru deplasarea podurilor rulante cu anvelope de cauciuc (RTG), distanțelor de siguranță, dar și a faptului că a fost considerat doar drumul de acces dintre zonele individuale de stocare, fără a lua în considerare zona de acces sub RTG pentru încărcare.

5.1.3 Analiza cu element finit

În mod similar ca în subcapitolul 4.3, a fost realizată o analiză 2D a acestei secțiuni. Pentru modelul CAD a fost realizat mesh-ul. Deoarece traficul din interiorul zonei de stocare nu permite deplasarea în paralel a mai multor utilaje, nu s-a realizat o discretizare fină la contactul fluidului cu pereții.

Figura 5-7: Discretizare a zonei de stocare (mesh)

Pentru analiză s-au utilizat următoarele date de intrare:

fluid real (apă);

curgere laminară;

viteză de intrare: 5,55 m/s, constantă.

Figura 5-8: Vectori viteză (m/s)

Figura 5-9: Contur presiune statică (Pa)

După cum se poate observa din simularea de mai sus, pentru o viteză de intrare de 5,55 m/s, se poate obține o creștere a vitezei până la 8,51 m/s. Acest lucru se poate obține doar prin realizarea unui transfer de energie asupra fluidului sau prin existența unei schimbări de secțiune în circuit. Din punct de vedere hidraulic, viteza prin terminal urmărește calea de rezistență minimă a geometriei, adică regiunile unde presiunea statică este minimă.

5.2 Analiza comparativă a rezultatelor

Abordarea constructală în cazul sistemelor care prezintă fluxuri, este de a considera că există două circuite separate pentru intrarea și ieșirea din domeniu, după care acestea pot fi suprapuse în funcție de necesitate. O altă caracteristică importantă a teoriei constructale o reprezintă acceptarea imperfecțiunilor ca părți componente ale sistemului. Alte abordări nu țin cont de aceste imperfecțiuni, fiind eliminate din calcule, pentru o soluție mai simplă.

Pe de altă parte, chiar dacă teoria constructală nu utilizează concepte fractalice, formele geometrice rezultate pe un anumit nivel sunt identice. Adică forma geometrică pentru aria A1 va fi aceeași pentru toate formele geometrice de pe nivelul A1 (dacă se mențin valorile de calcul pentru viteze), iar pentru nivelul A2, formele geometrice vor fi identice între ele, dar diferite ca dimensiuni și raportul dintre acestea, față de ariile A1. Aceste caracteristici ale teoriei constructale determină dezvoltarea unei geometrii simetrice, echilibrate și unice, în cazul în care se consideră o dezvoltare teoretică (nu există limitări de spațiu sau formă). În cazul zonei de stocare dezvoltate pe baza teoriei constructale, au fost considerate două circuite de acces pentru intrarea și ieșirea din domeniu, suprapuse. Pentru zona de stocare a terminalului de containere Constanța Sud, există un singur circuit pentru intrare și ieșire, fluxurile fiind ciclice.

În cazul sistemelor constructale, viteza maximă prin terminal este mai mică decât în cazul terminalului real. În același timp, presiunea statică prin terminalul real este mai mică. Există diferențe inclusiv între forma constructală de tip grilă și cea de tip frunză, pentru cea din urmă valorile fiind mai favorabile.

Se poate observa că odată cu creșterea vitezei prin zona de stocare, se obține o creștere a presiunii statice. Diferența este dată de modul cum această presiune este distribuită în domeniu. În cazul terminalului real, câmpul de viteze și presiuni sunt distribuite inegal. Formele constructale însă, au capacitatea de a distribui mult mai uniform atât presiunile cât și vitezele de deplasare prin domeniu, după cum se poate observa și din analiza realizată în sub-capitolul 4.3.

5.3 Concluzii

În ultimele decenii, datorită presiunilor existente pe plan mondial din perspectiva reducerii costurilor și a impactului asupra mediului, au început să fie analizate toate aspectele implicate în dezvoltarea unei afaceri de succes. Cu toate că se pune un mare accent pe reducerea impactului asupra mediului, această presiune este introdusă de legislația la nivel național, european și internațional. Astfel, doar o mică parte a actorilor implicați aduc o plus-valoare prin îmbunătățirea consumurilor și proceselor, pentru reducerea impactului asupra mediului față de valorile minime impuse prin legislație.

Un aspect mult mai bine analizat este cel de reducere a costurilor, datorită competiției existente într-un anumit domeniu. În acest caz, analiza situației se axează pe două direcții principale de optimizare:

a consumurilor de materie primă și energie, creșterea eficienței echipamentelor sau a modului de utilizare a energiei, pentru a reduce costurile de intrare prin reducerea reală a consumurilor;

a costurilor pentru fluxurile de intrare: aceasta este din păcate doar o optimizare economică, deoarece consumurile efective rămân neschimbate, doar costul acestora se modifică în funcție de politica firmei (e.g. mutarea consumurilor de energie electrică pe perioada nopții, când costul este mult mai mic).

Obiectivul final al acestor optimizări constă în obținerea unui cost competitiv al produsului final sau a serviciilor, pe o piață în continuă schimbare. Prin optimizare se pot obține reduceri importante de consumuri a materiei prime sau a consumului de carburanți (primul caz de optimizare), realizându-se ca efect secundar un impact redus asupra mediului.

În cazul terminalelor de containere, unul dintre cei mai importanți factori sunt modalitatea de management a fluxurilor prin terminal, în vederea obținerii unui consum energetic minim, menținând sau îmbunătățind calitatea serviciilor pentru clienți. Pentru a putea realiza aceste optimizări, a fost pusă problema modului în care este conceput terminalul, din punct de vedere structural. Zona de depozitare a containerelor reprezintă nucleul activităților terminalului. De-a lungul timpului, aranjamentul zonei a fost realizat într-o paletă largă de forme geometrice. În prezent, majoritatea terminalelor de containere sunt dezvoltate sub formă de grilă, datorită avantajelor evidente pe care le oferă această geometrie. Problema utilizării unui anumit aranjament este foarte importantă, deoarece costurile de implementare a unui terminal și mai apoi de modificare a acestuia sunt foarte mari (sute de milioane de Euro). Odată implementat, terminalul nu mai suferă o lungă perioadă de timp modificări majore, ci doar îmbunătățiri și eventual expansiuni.

Acesta este și cazul terminalului de containere Constanța Sud. Conform datelor disponibile, până în anul 2009 a fost investită pentru dezvoltarea terminalului suma de 152 milioane dolari. În plus, pentru extinderea zonei de stocare și achiziția de echipamente, fusese estimată o investiție de 72 milioane de dolari. Cifrele de investiție au fost evidențiate pentru a arăta efortul necesar pentru dezvoltarea și îmbunătățirea unui astfel de sistem complex.

În urma analizei efectuate în acest capitol, s-a observat faptul că forma terminalului de containere este asemănătoare cu forma de grilă dezvoltată teoretic pe baza principiilor teoriei constructale. Însă spre deosebire de abordarea constructală, lungimea, lățimea precum și raportul dintre acestea sunt foarte diferite. Diferențele care există între formele constructale și forma reală a terminalului de containere, constau în modul de utilizare al spațiului, precum și forma rezultată.

Din prisma formei geometrice, în realitate nu poate fi utilizată o formă arborescentă. Analiza a fost efectuată asupra fluxului principal de containere, dintre zona de încărcare/descărcare nave și zona de stocare. Însă există o serie de fluxuri secundare care ar avea mult de suferit din punct de vedere al accesului optim la suprafață, cum ar fi fluxurile dintre zona de stocare și punctele de acces rutier și feroviar. În acest context, forma de grilă este net superioară.

Forma geometrică rezultată pe baza teoriei constructale a fost concepută pentru a conține elemente din terminalul real (rute de acces, căi de rulare macarale, spații de manevra etc.). Acestea sunt constrângeri de care trebuie să se țină cont. O altă constrângere este reprezentată de suprafața disponibilă pentru dezvoltarea terminalului, adică suprafața maximă a terminalului real.

Aici situația este diferită, după cum se poate vedea din figurile de mai jos:

Figura 5-10: Secțiune terminal grilă, vectori viteză (M→P)

Figura 5-11: Secțiune terminal grilă, vectori viteză (P→M)

Pentru dimensiuni similare ale secțiunilor terminalului de containere, se poate observa o creștere semnificativă a vitezei maxime din terminal, comparativ cu secțiunea analizată a terminalului real. Acest lucru se întâmplă în cazul analizei în Fluent, datorită dimensiunilor conductelor și a terminalului în ansamblu, care fiind mult mai mare decât terminalul real induc o creștere a rezistenței la curgere și o viteză maximă prin terminal mult mai mică. În momentul când analiza este efectuată pe secțiuni cu dimensiuni similare, rezistența este similară. Cu toate acestea, viteza este mai mare pentru cazul constructal decât pentru cazul real.

O altă problemă apărută în cazul terminalului real este reprezentată de suprapunerea fluxurilor în cazul analizei aceluiași tip de flux. În Figura 9-12 este evidențiată această suprapunere la intersecția fluxului de intrare și a fluxului de ieșire din două zone de stocare învecinate.

Figura 5-12: Turbulențe la intersecția a două secțiuni (linii de curent)

În figura de mai sus, au fost suprapuse fluxurile de intrare și ieșire din două secțiuni a terminalului de containere real. În zona intersecției acestora, apar trei puncte în care fluxurile sunt suprapuse. Ținând cont că pentru situația reală aceste fluxuri reprezintă mișcarea camioanelor prin terminal, aceste intersecții introduc puncte în care camioanele trebuie să se oprească pentru a se asigura, situație ce introduce timpi crescuți de transport a containerelor prin terminal.

Această situație poate fi rezolvată prin două metode:

o opțiune este utilizarea modelului de circulație pe partea stângă, ceea ce ar permite eliminarea acestor intersecții; dar ar apărea problema schimbării sensului la intrarea în terminal, plus obișnuința nativă a șoferilor, pentru care a conduce pe partea dreaptă este normală;

o soluție mult mai la îndemână este schimbarea sensului de accesare a subsecțiunilor din terminal; în prezent, traficul se realizează de la sud la nord, prin intermediul rutelor cu sens unic; dacă doar acest sens ar fi inversat pentru ca accesul să se realizeze de la nord la sud, acest lucru ar permite realizarea doar de viraje de dreapta în interiorul zonei de stocare și eliminarea intersectării fluxurilor.

CONCLUZII

BIBLIOGRAGIE