aula confiabilidade

MANUTENÇÃO CENTRADA EM

CONFIABILIDADE

João Mario Fernandes

As etapas da aplicação da confiabilidade

CONFIABILIDADE:

Probabilidade de que um componente, equipamento ou sistema exercerá sua função sem falhas, por um período de tempo previsto, sob condições de operação especificadas.

CONFIABILIDADE:

Os benefícios da aplicação da Manutenção Centrada em Confiabilidade

-Projeto;

Redução da complexidade

Redundância para assegurar tolerância a falha

Eliminação dos fatores de tensão

Teste de qualidade e revisão do projeto

Análise de falhas

-Produção;

Controle de materiais, métodos e alterações

Controle de métodos de trabalho e especificações

-Uso;

Instruções adequadas de uso e manutenção

Análise de falhas em serviço

Estratégias de reposição e de apoio logístico

Histórico da Confiabilidade

Após a primeira guerra mundial, Henley e Kumamoto desenvolveram análises do tempo relacionadas a confiabilidade (surgimento da indústria aeronáutica).

Na década de 40 surgiram teorias matemáticas e equações associadas a confiabilidade de um sistema em série (Robert Lusser – matemático).

Na década de 50 desenvolvimento de metodologias de cálculo e aplicações da confiabilidade.

-valorização da etapa de projeto

-análise de confiabilidade relacionadas ao comportamento humano

Histórico da Confiabilidade

Na década de 60 surgimento da teoria da Análise de Árvore de Falhas (H. A. Watson).

Na década de 70 os primeiros modelos computacionais de análise de confiabilidade.

A partir da década de 80 implantação definitiva da análise da confiabilidade em diversos setores da engenharia.

Custos da manutenção e da produção em função da confiabilidade.

Benefícios com a aplicação da Confiabilidade.

Menos paradas não programadas.

Menores custos de manutenção/ operação/ apoio.

Menores perdas por lucro cessante.

Fornecer soluções às necessidades atuais das indústrias como:

-Aumento de produtos/unidades mais lucrativas

-Flexibilidade

-Respostas rápidas às mudanças

-SMS

Eliminação das causas básicas das paradas não programadas.

Atuação nas causas básicas dos problemas e não nos sintomas.

Classificação dos modos de falha;

Seleção dos tipos de manutenção na MCC;

Curva da banheira

Curva da banheira

I- Mortalidade infantil (falhas prematuras)

Processo de fabricação deficiente

Mão-de-obra desqualificada

Amaciamento insuficiente

Pré-teste insuficiente

Materiais fora de especificação

Componentes não especificados

Componentes não testados

Sobrecarga no primeiro teste

Contaminação

Erro humano

Instalação imprópria

Curva da banheira

II- Período de Vida Útil (falhas casuais)

Interferência indevida tensão/resistência

Fator de segurança insuficiente

Cargas aleatórias maiores que as esperadas

Resistência menor que a esperada

Defeitos não detectáveis em ensaios

Erros humanos durante o uso

Aplicação indevida

Abusos

Fenômenos naturais imprevisíveis

Curva da banheira

III- Desgaste (falhas por desgaste)

Envelhecimento

Desgaste/abrasão

Degradação de resistência

Fadiga

Fluência

Corrosão

Manutenção insuficiente ou deficiente

Vida do projeto muito curta

Curva da banheira

Natureza da falha

Interferência Carga-Resistência

Interferência Carga-Resistência

Parâmetros da confiabilidade

Confiabilidade (R) : R= e- t

Probabilidade de falhas (P): P= 1-R

Taxa de falhas: = 1/ TMEF

= número de falhas/ número total de horas de operação

TMEF - tempo médio entre falhas

TMPR - tempo médio para reparos

Disponibilidade: é a relação entre o tempo em que o equipamento ou instalação ficou disponível para produzir e o tempo total.

D= TMEF/ (TMEF+TMPR)

TMPR – Tempo médio para reparos

Sistemas em paraleloConfiabilidade (R) : R= e

- t

A confiabilidade aumenta

R(t)= 1-(1-R1).(1-R2).(1-R3)

R3

R2

R1

Sistemas em sérieConfiabilidade (R) : R= e

- t

A confiabilidade diminui

R2R1

R(t)= R1.R2.R3

R3

Exercício: Calcular a probabilidade de falha do sistema para 1.500 horas.

= 1/TMEF

R(t)= e- t

P= 1-R

TMEF

Lâmpada= 1/3.000h

Fusível= 1/8.000h

Fonte= 1/9.000h

Interruptor= 1/10.000h

FUSÍVEL

INTERRUPTOR

LÂMPADA

Exercício 2: Calcular a probabilidade de falha do sistema para 1.500 horas com 3 lâmpadas.

= 1/TMEF

R(t)= e- t

P= 1-R

TMEF

Lâmpada= 1/3.000h

Fusível= 1/8.000h

Fonte= 1/9.000h

Interruptor= 1/10.000h

FUSÍVEL

INTERRUPTOR

L 2

L 3

Análise de Árvore de Falhas - AAF (FTA Failure Tree Analysis)

O conceito fundamental da AAF consiste na tradução de um sistema físico

em um diagrama lógico estruturado (árvore de falhas), em que certas

causas específicas conduzem a um evento topo de interesse.

E

A B

A

FALHA

B

Análise de Árvore de Falhas – AAF

O processo segue investigando as sucessivas combinações de falhas dos

componentes até atingir as chamadas falhas básicas (ou eventos básicos da

AF), as quais constituem o limite de resolução da análise.

O evento indesejado é comumente chamado de “evento topo” da árvore.

EVENTO

TOPO

F1

E

F2

OU

F3

Evento Intermediário

Evento Básico

Evento não Desenvolvido

Evento Normal

Evento Condicional

AAF – Análise de Árvore de Falhas

Simbologia – Evento Intermediário

- Evento que resulta da combinação de eventos de falha através do

portão lógico de entradas

AAF – Análise de Árvore de Falhas

Simbologia – Evento Básico

- Evento de falha básica que não requer desenvolvimento posterior

AAF – Análise de Árvore de Falhas

Simbologia – Evento não Desenvolvido

- Evento de falha não desenvolvido totalmente por falta de interesse

ou informação

Evento não Desenvolvido

AAF – Análise de Árvore de Falhas

Simbologia – Evento Normal ou externo

- Evento Normal ou externo: significa um evento que é normalmente

esperado de ocorrer como por exemplo uma mudança de fase num

sistema dinâmico; portanto, o símbolo mostra eventos que não são

falhas.

Evento Normal

AAF – Análise de Árvore de Falhas

Simbologia – Evento Normal ou externo

- Evento Condicional: elipse que registra qualquer condição ou

restrição a qualquer porta lógica. Normalmente é usado com a porta

“Inibidora” e “E Prioritário”.

Evento Condicional

AAF - Elementos lógicos

OU

E Elemento "E"

Elemento "OU"

Transferência

Porta Inibida

E

S

Elemento "E prioridade"E

Porta k/nk/n

Elemento lógico “OU”

OU

A B

FALHAA

I

0

0

I

B

I I

00

I I

0 I

FALHA

Elemento lógico“E”

E

A B

FALHA

A B FALHA

I 0 0

0 I 0

I I I

0 0 0

Elemento lógico“E prioridade”

Porta “E prioridade” é uma porta “E” especial onde o evento saída ocorre

somente se todos os eventos de entrada ocorrem numa seqüência

ordenada especificada, que normalmente é mostrada dentro de uma

elipse desenhada do lado direito da porta.

F1 F2

E

FALHA

F2, F1

Elemento "E prioridade"E

F2

F1

AAF – Análise de Árvore de Falhas

Elemento Lógico – Porta Inibida ou Inibidora

- Porta Inibidora: Representada por um hexágono, a saída ocorre

quando uma entrada única atende a alguma condição (entrada

condicional) que é colocada numa elipse do lado direito da porta

inibidora.

Porta Inibida

AAF – Análise de Árvore de Falhas

Elemento Lógico – Porta k/n

- Porta k/n: É uma porta cuja saída ocorre se de n entradas pelo

menos k ocorrem; o caso 1 de n se torna um “OU” e n de n se torna

um “E”.

Porta k/nk/n

Sistema em paralelo

A confiabilidade R(t) aumenta

A probabilidade de falhar (evento topo) diminui

R1

F2F1

R2

E

EVENTO

TOPO

R(t)= 1-(1-R1).(1-R2)

F= F1.F2

Sistema em série

A confiabilidade R(t) diminui

A probabilidade de falhar (evento topo) aumenta

F2F1

F= 1-(1-F1).(1-F2)

R(t)= R1.R2

R1 R2

OU

EVENTO

TOPO

Exemplo de Análise de Árvore de Falhas

Sistema de bombeamento

Evento topo: Interrupção de bombeio

FILTRO

BOMBA A

BOMBA B ALIMENTAÇÃO

ELÉTRICA

TUBULAÇÃO

Exemplo de Árvore de Falhas

FILTRO

BOMBA A

BOMBA B ALIMENTAÇÃO

ELÉTRICA

21

OU

INTERRUPÇÃO

DE BOMBEIO

FALHA DA

BOMBA

BLOQUEIO

DO FILTRO

FALHA DA

TUBULAÇÃO

3FALHA DE

AMBAS AS

BOMBAS

FALHA DE

ALIMENTAÇÃO

ELÉTRICA

OU

54

E

FALHA BOMBA A FALHA BOMBA B

TUBULAÇÃO

Caldeira vertical flamotubular a GLP.

OU

EEvento Intermediário

Evento Básico

Evento não Desenvolvido

Evento Normal

Evento Condicional

Elemento "E"

Elemento "OU"

Transferência

Porta Inibida

E

S

Elemento "E prioridade"E

Porta k/nk/n

Análise Funcional.

Função é toda e qualquer atividade que o item desempenha, sob o ponto de vistaoperacional.

Na MCC o objetivo principal é preservar as funções do sistema, enquanto que na manutenção convencional o objetivo principal é preservar o equipamento.

Uma função normalmente é definida por um verbo mais um substantivo.

As funções podem ser classificadas em; primárias e secundárias.

As funções primárias exprimem o motivo pelo qual o item existe.

Ex. Bomba centrífuga - Transferir água do vaso A para o vaso B com vazão mínima de 200 l/mim.

Caldeira – Produzir vapor saturado seco com vazão de 200 kg/h a uma pressão de 10 kgf/cm2.

As funções secundárias são menos óbvias que as funções primárias.

Suas falhas podem ter conseqüências tão sérias como as funções primárias.

EX. Contenção, suporte, aparência, higiene, medições, etc.

Ex. Descrição de uma bomba centrífuga:

Componente Função Classificação

Carcaça Conter Líquido Secundária

Rotor Elevar Pressão Primária

Selo Garantir Vedação Secundária

Base Reduzir Vibração Secundária

ANÁLISE DE MODOS E EFEITOS DE FALHAS (Failure Mode and Effect Analysis - FMEA).

ANÁLISE DE MODOS E EFEITOS DE FALHAS E ANÁLISE DE CRITICIDADE – FMECA.

Técnica indutiva, estruturada e lógica para identificar e/ou antecipar a(s)

causa(s) e efeitos de cada modo de falha de um sistema ou produto.

A análise resulta em ações corretivas, classificadas de acordo com sua

criticidade, para eliminar ou compensar os modos de falhas e seus efeitos.

(Lafraia)

A FMEA pode ser de produto ou processo.

Alguns dos benefícios de aplicação da FMEA

-Redução do tempo de ciclo de um produto.

-Redução do custo global de projetos.

-Melhorar o programa de testes de produtos.

-Reduzir falhas potenciais em serviço.

-Reduzir os riscos do produto para o consumidor (responsabilidade civil pelo produto).

-Desenvolver uma metodologia para a prevenção de defeitos ao invés de detecção e correção.

Objetivos da FMEA

Método sistemático para antecipar modos de falhas conhecidos ou potenciais e recomendar ações corretivas para eliminar ou compensar os efeitos das falhas.

Meio para identificar os testes necessários e os meios requeridos para certificar um projeto.

Meio documentado de revisão de projetos.

Sistema lógico para considerações, avaliações ou certificação de mudanças em; projetos, processos ou materiais.

FMECA – Etapas do Processo

-Estudo do sistema.

-Identificação da cada componente (Função).

-Identificação dos modos de falhas dos componentes (Funções).

-Análise dos efeitos de cada modo de falha sobre os outros componentes (funções) e sobre o sistema (Atividade).

-Determinação do grau de criticidade.

-Determinação das medidas recomendadas e dos responsáveis.

ANÁLISE DE CRITICIDADE

C= O x S x D

C - Criticidade

O - Ocorrência

S - Severidade

D - Detecção

ESCALA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

O Improvável Provável

S Sem efeito Perigoso

D Detectável Não detectável

Considerações:

Disponibilizar 800 l/min no

tanque superior para atender

consumo

Exemplo: Sistema de alimentação de água predial* *Lafraia

Exemplo: Sistema de alimentação de água predial

Funções:

Diagrama de blocos:

Função Falha Funcional

Número Descrição

Transformar energia FF 01 Não há transformação de energia

Reter impurezas FF 02 Impurezas não são retidas

Bloquear refluxo FF 03 Refluxo não é bloqueado

Bombear água FF 04 Pressão abaixo da especificada

Acionar energia FF 05 Não aciona energia

Bloquear fluxo FF 06 Fluxo não é bloqueado

Controlar nível FF 07 Ausência de informação de nível

Conter água FF 08 Vazamentos

Permitir fluxo FF 09 Bloqueio de vazão

Evitar superaquecimento FF 10 Temperatura acima do especificado

Eliminar excesso de água FF 11 Não eliminação do excesso de água

Sistema/Processo: Sistema de bombeio Folha n°: 1

Função

Co

mp

on

en

tes

Reserv

ató

rio

Entr

ada d

e á

gua

Válv

ula

agulh

a

Filt

ro d

e á

gua

Válv

ula

de r

ete

nção

Válv

ula

de b

loqueio

Bom

ba t

itula

r

Bom

ba r

eserv

a

Válv

ula

c/ m

icro

-sw

itch

Ladrã

o

Saíd

a d

e á

gua

Moto

r

Dis

junto

r e R

T

Conta

to/b

obin

a

Conta

to m

icro

-sw

itch

Tubula

ção

Transformar energia X

Reter impurezas X

Bloquear refluxo X

Bombear água X X X

Acionar energia X X X X

Bloquear fluxo X X

Controlar nível X X

Conter água X X X X X X X X

Permitir fluxo X X X X

Evitar superaquecimento

Eliminar excesso de água X X X

FF N° MODO DE FALHA CAUSA BÁSICA DA FALHA EFEITOS DA FALHA

FF 01 Motor queimado Perda de isolamento devido umidade Falta de água na caixa superior

Travamento dos mancais devido a sujeiras Falta de água no condomínio

Acoplamento motor/bomba rompido Desgaste devido a fadiga

FF 02 Rompimento do filtro Corrosão do material do filtro Desgaste do rotor da bomba

Depósito de sujeira nas tubu-

lações e acessórios

FF 03 Falta de estanqueidade de v. retenção Pino da portinhola quebrada devido a Perda de sucção da bomba

vibração

Depósito de sujeira na sede Falta de água na caixa superior

FF 04 Desgaste do impelidor da bomba Presença de sujeira na água Demora no enchimento de caixa

superior

Emperramento de válvulas Desgaste dos internos devido ao uso

Obstrução do filtro Excesso de sujeira na água

Encrustração da tubulação Presença de sujeira na água

Avarias de mancais da bomba/motor Falta de lubrificação

FF 05 Não fecha contatos da micro-switch Oxidação/sujeira nos contatos Falta de água no condomínio

Bobina do contator queimada Presença de umidade

Avaria do relé térmico Presença de umidade

FF 06 Falta de estanqueidade Corrosão do material das válvulas Consumo excessivo de água

FF 07 Bóia furada Desgaste do marerial da bóia/haste Perda excessiva de água pelo

Haste quebrada ladrão do reservatório

FF 08 Vazamento em tubulação/reservatório Corrosão interna nas tubulações e acess. Consumo excessivo de água

FF 09 Obstrução de componentes Excesso de sujeira na água Falta de água no condomínio

FF 10 Desregulagem do relé térmico Excesso de corrente no motor devido a Desarme do motor/Falta de água

obstrução das tubulações no condomínio

FF 11 Obstrução do ladrão Presença de sujeira na água Transbordamento da água pela

caixa

Sistema/Processo: Sistema de bombeio

Falha Funcional Modo de Falha

Número Descrição

FF 01 Não há transformação de energia Motor queimado

Acoplamento motor/bomba rompido

FF 02 Impurezas não são retidas Rompimento do filtro

FF 03 Refluxo não é bloqueado Falta de estanqueidade de v. retenção

FF 04 Pressão abaixo da especificada Desgaste do impelidor da bomba

Emperramento de válvulas

Obstrução do filtro

Encrustração da tubulação

Avarias de mancais da bomba/motor

FF 05 Não aciona energia Não fecha contatos da micro-switch

Bobina do contator queimada

Avaria do relé térmico

FF 06 Fluxo não é bloqueado Falta de estanqueidade

FF 07 Ausência de informação de nível Bóia furada

Haste quebrada

FF 08 Vazamentos Vazamento em tubulação/reservatório

FF 09 Bloqueio de vazão Obstrução de componentes

FF 10 Temperatura acima do especificado Desregulagem do relé térmico

FF 11 Não eliminação do excesso de água Obstrução do ladrão

Ex. FMECA

Circuito de iluminação

FONTE

FUSÍVEL

INTERRUPTOR

LÂMPADA

ANÁLISE DE MODO E EFEITO CRÍTICO DE FALHA

Sistema/Serviço: Circuito de iluminação Criticidade Ações/ Responsável

Descrição Função Modo Efeito da falha Causas

Oco

rrên

cia

Severi

dad

e

Dete

cção

C

Recomendações pela Ação

Interruptor Fechar circuito Oxidação Contato não fecha Material 1 6 5 30 Teste periódico Manutenção

inadequado Limpeza do contato

Lâmpada Iluminar Queimada Não ilumina Sobre tensão 5 10 1 50 Substituição Usuário

Fonte Fornecer energia Falta energia Não ilumina Baixa carga 4 5 4 80 Teste c/ voltímetro Manutenção

Fusível Proteger circuito Queimado Não conduz Sobre corrente 1 10 1 10 Substituição Usuário

Não ilumina

Análise das Causas-Raízes de Falha.

Método de análise de falhas baseado no questionamento: Por quê?

Cada etapa deve sempre resolver esta questão: Por quê?

A técnica recomendada é que se faça tantas vezes a pergunta, até que a questão

não faça mais sentido.

Ex.

Documentação e informações obtidas com a análise de causas-raízes

-Data de início e conclusão da análise

-Identificação do equipamento analisado

-Descrição da ocorrência, falha ou incidente

-Dados que caracterizam as conseqüências da falha

A produção

A qualidade do produto

O meio ambiente

A segurança pessoal e patrimonial

Os custos.

-Identificação das causas-raízes

-A seqüência das perguntas para chegar às causas-raízes

-Recomendações para prevenir novas ocorrências

-Acompanhamento das ações recomendadas.

FIM