APLICAÇÃO DAS MÉTRICAS DE DESEMPENHO EM CONFIABILIDADE

Download APLICAÇÃO DAS MÉTRICAS DE DESEMPENHO EM CONFIABILIDADE

Post on 12-Nov-2014

96 views

Category:

Engineering

4 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Definio de Confiabilidade O termo confiabilidade surgiu na indstria eletrnica dos Estados Unidos, na dcada de 1950. Devido s constantes ocorrncias de falhas e diminuio da disponibilidade dos sistemas, neste caso os militares. O Departamento de Defesa Norte-Americano e as indstrias eletrnicas da poca criaram um grupo de pesquisa para conduzir estudos sobre confiabilidade de equipamentos. Como resultado da pesquisa, em 1956 foi lanado o relatrio TR-1100 Reliability Stress Analysis for Eletronic Equipment , que apresentou os modelos matemticos para a estimativa das taxas de falhas de componentes eletrnicos. A Agncia Espacial Norte - Americana (NASA) vem sistematicamente desenvolvendo requisitos quantitativos de confiabilidade, adotando critrios especficos no projeto de novos sistemas, de modo a assegurar que tais sistemas iro atingir a durabilidade e a vida til especificados, de acordo com as exigncias das diversas misses especficas.

TRANSCRIPT

  • 1. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 APLICAO DAS MTRICAS DE DESEMPENHO EM CONFIABILIDADE PARA MENSURAO E AVALIAO DO CONTROLE DA QUALIDADE COM BASE NO MODELO DE WEIBULL Rennan Tarradt Rocha Wanderley (UFCG) - rennan_tarradt@hotmail.com Leandro Arruda de Almeida (UFCG) - leandroarrudaep@gmail.com Josenildo Brito de Oliveira (UFCG) - josenildo_brito@hotmail.com Resumo: O tempo de vida dos componentes utilizados em mquinas e equipamentos um dado importante no desenvolvimento de novos produtos que os fabricantes tm que lanar no mercado com tecnologia mais avanada e em tempo cada vez mais curto com o compromisso de melhoria da confiabilidade. Entretanto, as fontes convencionais desta informao, que so os dados do fabricante, as observaes de campo e os dados experimentais, podem no estar disponveis, no serem suficientes ou serem demoradas para se obter. A acelerao dos ensaios de vida uma maneira de se obter medidas da expectativa de vida dos componentes de maneira mais rpida e mais econmica. Com isso, houve a realizaode experimentos de ensaio acelerado de vida em capacitores de diferentes lojas da cidade de Campina Grande-PB para que atravs da aplicao dos dados obtidos no software Weibull estimar o tempo de vida destes produtos submetidos a altos nveis de estresse para auxiliar na tomada de deciso dos consumidores Palavras-chave: Confiabilidade; Ensaio acelerado de vida; Capacitores; Software Weibull 1. INTRODUO A maioria das empresas tem o desafio de desenvolver produtos tecnologicamente inovadores no menor espao de tempo, buscando a melhoria de sua produtividade, confiabilidade e qualidade. A melhoria da confiabilidade do produto um fator essencial na melhoria da qualidade. Para que este objetivo se torne vivel necessria realizao de tarefas destinadas a avaliar diversos aspectos de seu desempenho, que constituem o que se costuma chamar de Anlise de Confiabilidade (NELSON, 1990). As informaes sobre a confiabilidade de um produto precisam ser definidas em curto prazo, visto que elas devem ser utilizadas na melhoria do projeto j existente, assim como na busca por novos projetos. A anlise do tempo de falha, que so testes realizados com o objetivo de verificar se o produto poder proporcionar nveis de desempenho especificados durante sua vida operacional, uma metodologia bastante utilizada nessa etapa. A expectativa de vida dos componentes um item de extrema importncia na etapa de desenvolvimento de um produto, j que com os dados de vida, possvel calcular a confiabilidade dos conjuntos individualmente ou do equipamento todo, assim como determinar o prazo de garantia, trabalhar na elaborao das listas de materiais sobressalentes, garantir uma tima estimativa dos custos com reposio de peas em garantia, alm de fornecer informaes para a manuteno preventiva do equipamento. As informaes sobre dados de vida dos componentes geralmente so obtidas do prprio fabricante, dos dados de campo ou ainda de dados experimentais. Os dados do fabricante muitas vezes so indisponveis e no caso de se encontrarem nos catlogos, dificilmente se encontram nas condies de operao necessrias ao desenvolvimento pretendido. Os dados de campo so adquiridos atravs da observao dos equipamentos em condies reais de uso, tendo um retorno demorado devido ao tempo levado at a realizao da coleta, organizao e anlise. Os dados experimentais so obtidos mais rapidamente e nas condies desejadas ao projeto. Entretanto, como os testes realizados sob as condies normais de uso so bastante caros e demorados, uma maneira utilizada para obter informaes de maneira mais celere a realizao de ensaios acelerados de vida, que consiste em submeter o produto ou equipamento a um nvel elevado de corrente, temperatura, tenso ou outra varivel que acelera o aparecimento de falha. Portanto, este trabalho tem como objetivo aplicar mtricas de desempenho em confiabilidade para mensurao e avaliao do controle da qualidade em capacitores de trs diferentes lojas da cidade
  • 2. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 de Campina Grande-PB, atravs da realizao de ensaios acelerado de vida, utilizando do software Weibull para estimar o tempo de vida destes produtos submetidos a altos nveis de estresse para auxiliar na tomada de deciso dos consumidores. 2. REVISO DE LITERATURA Esta seo aborda as bases tericas para o desenvolvimento do artigo, bem como necessria construo do instrumento de pesquisa. 2.1. Definio de Confiabilidade O termo confiabilidade surgiu na indstria eletrnica dos Estados Unidos, na dcada de 1950, devido s constantes ocorrncias de falhas e diminuio da disponibilidade dos sistemas, neste caso os militares. O Departamento de Defesa Norte-Americano e as indstrias eletrnicas da poca criaram um grupo de pesquisa para conduzir estudos sobre confiabilidade de equipamentos. Como resultado da pesquisa, em 1956 foi lanado o relatrio TR-1100 Reliability Stress Analysis for Eletronic Equipment, que apresentou os modelos matemticos para a estimativa das taxas de falhas de componentes eletrnicos. A Agncia Espacial Norte-Americana (NASA) vem sistematicamente desenvolvendo requisitos quantitativos de confiabilidade, adotando critrios especficos no projeto de novos sistemas, de modo a assegurar que tais sistemas iro atingir a durabilidade e a vida til especificados, de acordo com as exigncias das diversas misses especficas. Atualmente, o conceito de confiabilidade operacional vem sendo aplicado, predominantemente, na indstria e na rea de sistemas. A confiabilidade operacional est relacionada com o ndice de falhas da facilidade, ou seja, com sua probabilidade de falhas. De acordo com Slack, Chambers e Johnston (2009) a confiabilidade mede a habilidade de um sistema, produto ou servio desempenhar-se como esperado durante certo intervalo de tempo. A estatstica orienta os estudos sobre a confiabilidade operacional, sendo vital a disponibilizao dos dados histricos das falhas necessrios melhoria da acuracidade das previses estatsticas. Eventos de falhas experimentados por outros sistemas, ou por sistemas anlogos, seriam os nicos dados disponveis para se estudar a facilidade em questo. A Engenharia da Confiabilidade o ramo da engenharia voltado para o estudo confiabilidade de sistemas de forma geral, durante o ciclo de vida do produto. O profissional da rea possui uma viso geral dos campos da engenharia, vendo o sistema como um todo. O conceito de confiabilidade embora tenha nascido para identificar defeitos na produo de larga escala, nos ltimos anos tem avanado bastante em funo da rea de manuteno nas empresas, objetivando aumentar o grau de disponibilidade dos equipamentos. Uma ferramenta importante no auxlio da Engenharia da Confiabiliade uma base de dados slida e confivel a respeito da vida dos equipamentos sob sua guarda. Neste campo, diversos softwares da categoria CMMS, Computerized Maintainance Management System ou Sistema Computadorizado de Gerenciamento da Manuteno, podem ser utilizados. O estudo de confiabilidade basicamente pode ser abordado de duas formas: qualitativa, pelo estudo dos modos de falha e suas consequncias para o sistema e quantitativa, pela medio dos nmeros de falhas, tempo de parada e custos associados em manuteno e perda de produo. 2.2. Capacitores Um capacitor ou condensador um componente que armazena energia em um campo eltrico, acumulando um desequilbrio interno de carga eltrica. Seu uso baseia-se na Garrafa de Leiden, inventada acidentalmente em 1746 por Pieter van Musschenbroek na cidade de Leyden na Holanda. Os formatos tpicos consistem em dois eletrodos ou placas que armazenam cargas opostas. Estas duas placas so condutoras e so separadas por um isolante ou por um dieltrico. A carga armazenada na superfcie das placas, no limite com o dieltrico. Devido ao fato de cada placa armazenar cargas iguais, porm opostas, a carga total no dispositivo sempre zero. A propriedade que estes dispositivos tm de armazenar energia eltrica sob a forma de um campo eletrosttico chamada de capacitncia ou capacidade (C) e medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferena de potencial ou tenso (V) que existe entre as placas:
  • 3. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 Pelo Sistema Internacional de Unidades (SI), um capacitor tem a capacitncia de um Farad (F) quando um Coulomb de carga causa uma diferena de potencial de um Volt (V) entre as placas. O Farad uma unidade de medida considerada muito grande para circuitos prticos, por isso, so utilizados valores de capacitncias expressos em microfarads (F), nanofarads (nF) ou picofarads (pF). A equao acima exata somente para valores de Q muito maiores que a carga do eltron (e = 1,602 1019 C). Por exemplo, se uma capacitncia de 1 pF fosse carregada a uma tenso de 1 V, a equao perderia uma carga Q = 1019 C, mas isto seria impossvel j que seria menor do que a carga em um nico eltron. Entretanto, as experincias e as teorias recentes sugerem a existncia de cargas fracionrias. A capacitncia de um capacitor de placas paralelas constitudo de dois eletrodos planos idnticos de rea A separados distncia constante d aproximadamente igual a: Onde, C a capacitncia em Faraday; 0 a permissividade eletrosttica do vcuo ou espao livre; r a constante dieltrica ou permissividade relativa do isolante utilizado. Capacitores so comumente usados em fontes de energia onde elas suavizam a sada de uma onda retificada completa ou meia onda. Por passarem sinais de Corrente Alternada, mas bloquearem Corrente Contnua, capacitores so frequentemente usados para separar circuitos de Corrente alternada de corrente continua. Este mtodo conhecido como acoplamento AC. Capacitores tambm so usados na correo de fator de potncia. Tais capacitores frequentemente vm como trs capacitores conectados como uma carga trifsica. Geralmente, os valores desses capacitores no so dados pela sua capacitncia, mas pela sua potncia reativa em VAR. O Capacitor eletroltico internamente composto por duas folhas de alumnio, separadas por uma camada de xido de alumnio, enroladas e embebidas em um eletrlito lquido (composto predominantemente de cido brico ou borato de sdio). Por ser composto por folhas enroladas, tem a forma cilndrica. Suas dimenses variam de acordo com a capacitncia e limite de tenso que suporta. um tipo de capacitor que possui polaridade, ou seja, no funciona corretamente se for invertido. Se a polaridade for invertida d-se incio destruio da camada de xido, fazendo o capacitor entrar em curto- circuito. Nos capacitores eletrolticos, uma inverso de polaridade extremamente perigosa, visto que, a reao interna gera vapores que acabavam por destruir o capacitor atravs de uma exploso ou, rompimento da carcaa. Os capacitores mais modernos podem inchar e, por isso, raramente explodem (podendo acontecer somente se a tenso inversa aplicada for elevadssima). O parmetro ESR - Equivalent Serie Resistence para o capacitor eletroltico fundamental para o reparo das fontes chaveadas. O testador de ESR um equipamento que trabalha com uma frequncia na ordem de 100 kHz. Nessa frequncia o capacitor eletroltico danificado, que muitas vezes est com a capacitncia boa nas baixas frequncia, pode ser detectado com mais segurana, sendo muito til para testar os capacitores de fontes chaveadas. 2.3 Distribuio de Weibull Em teoria de probabilidade e estatstica, a Distribuio de Weibull uma contnua distribuio da probabilidade. A distribuio de Weibull usada frequentemente no campo da anlise de dados da vida devido a sua flexibilidade. Pode imitar o comportamento de outras distribuies estatsticas tais
  • 4. VII SEPRONE A Engenharia de Produo frente ao novo contexto de desenvolvimento sustentvel do Nordeste: coadjuvante ou protagonista? Mossor-RN, 26 a 29 de junho de 2012 como a normal e a exponencial. Sua taxa de falhas no tempo excedente das diminuies, ento k < 1. Se a taxa de falhas o tempo excedente constante, ento k = 1. Se a taxa de falhas possui tempo excedente dos aumentos, ento k > 1. A funo distribuio de probabilidade acumulada d-se pela seguinte equao: para x > 0 e f (x; k, ) = 0 para x 0, onde k > 0 parmetro da forma e > 0 parmetro da escala da distribuio. A funo de distribuio cumulativa complementar a exponencial esticada. 2.4 Software Weibull++7 O software Weibull++ o padro para anlise de dados de vida utilizado por vrias companhias no mundo. Desenvolvido por uma equipe de especialistas da ReliaSoft, esse software realiza a anlise de dados de vida utilizando mais de 13 distribuies estatsticas, com nfase para todas as formas da distribuio Weibull. O Weibull++ oferece um conjunto completo de ferramentas para a anlise de dados de vida (anlise de confiabilidade), permitindo diversos tipos de clculos, grficos e relatrios. O software suporta diversas distribuies incluindo Weibull, Weibull Mista, Exponencial, Lognormal, Normal, Gamma Generalizada, Gamma, Loglogistic, Gumbel e Weibull-Bayesian). O software tambm inclui outras ferramentas para anlises relacionadas confiabilidade, incluindo anlise de dados garantia, anlise de degradao, anlise de dados no paramtricos e anlise de eventos recorrentes. Algumas aplicaes podem ser mencionadas: anlise da confiabilidade de produtos, sistemas e processos; definio do perodo ideal de garantia; realizao de previses de oramento para peas de reposio; previso de retornos de garantia (forecast); definio dos perodos para manuteno preventiva; anlise quantitativa de riscos; comparao dos parmetros de confiabilidade entre fabricantes e/ou projetos; entre outras. 2.5 Ensaio acelerado de vida A acelerao dos ensaios de vida conseguida com a alterao das condies de realizao dos testes, apressando o aparecimento das falhas. A utilizao de tcnicas adequadas de anlise dos dados permite tirar concluses sobre a vida esperada do componente em condies normais de uso. O Ensaio Acelerado importante porque permite que dados de teste, que levariam meses ou at anos para serem alcanados, possam ser adquiridos em um espao de dias ou no mximo algumas semanas, economizando tempo e dinheiro. Durante um Ensaio Acelerado no modificado o modo de como a falha pode aparecer o que faz com que a confiana em um teste deste seja relativamente alta, durante um teste acelerado vrios fatores podem ser modificados a fim de se acelerar a falha. Entre estes fatores os mai...

Recommended

View more >