MANUTENÇÃO CENTRADA EM CONFIABILIDADE. João Mario Fernandes

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1 MANUTENÇÃO CENTRADA EM CONFIABILIDADE João Mario Fernandes

2 As etapas da aplicação da confiabilidade

3 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.

4 CONFIABILIDADE:

5 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

6 -Uso; Instruções adequadas de uso e manutenção Análise de falhas em serviço Estratégias de reposição e de apoio logístico

7 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

8 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.

9 Custos da manutenção e da produção em função da confiabilidade.

10 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.

11 Classificação dos modos de falha;

12 Seleção dos tipos de manutenção na MCC;

13 Curva da banheira

14 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

15 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

16 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

17 Curva da banheira Natureza da falha

18 Interferência Carga-Resistência

19 Interferência Carga-Resistência

20 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)

21 TMPR Tempo médio para reparos

22 Sistemas em paralelo Confiabilidade (R) : R= e - A confiabilidade aumenta t R1 R2 R3 R(t)= 1-(1-R1).(1-R2).(1-R3)

23 Sistemas em série Confiabilidade (R) : R= e - A confiabilidade diminui t R1 R2 R3 R(t)= R1.R2.R3

24 Exercício: Calcular a probabilidade de falha do sistema para 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 LÂMPADA FUSÍVEL INTERRUPTOR

25 Exercício 2: Calcular a probabilidade de falha do sistema para 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 L 2 L 3 FUSÍVEL INTERRUPTOR

26 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. A B FALHA E A B

27 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 E F1 OU F2 F3

28 Evento Intermediário Evento Básico Evento não Desenvolvido Evento Normal Evento Condicional

29 AAF Análise de Árvore de Falhas Simbologia Evento Intermediário - Evento que resulta da combinação de eventos de falha através do portão lógico de entradas

30 AAF Análise de Árvore de Falhas Simbologia Evento Básico - Evento de falha básica que não requer desenvolvimento posterior

31 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

32 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

33 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

34 AAF - Elementos lógicos E Elemento "E" OU Elemento "OU" E S Transferência Porta Inibida k/n Porta k/n E Elemento "E prioridade"

35 Elemento lógico OU FALHA OU A I 0 I 0 B FALHA 0 I I I I I 0 0 A B

36 Elemento lógico E FALHA E A B FALHA I I 0 I I I A B

37 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. E Elemento "E prioridade" FALHA F1 F2 E F2, F1 F1 F2

38 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

39 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. k/n Porta k/n

40 Sistema em paralelo A confiabilidade R(t) aumenta A probabilidade de falhar (evento topo) diminui R1 R2 EVENTO TOPO E R(t)= 1-(1-R1).(1-R2) F1 F2 F= F1.F2

41 Sistema em série A confiabilidade R(t) diminui A probabilidade de falhar (evento topo) aumenta EVENTO TOPO R1 R2 OU R(t)= R1.R2 F1 F2 F= 1-(1-F1).(1-F2)

42 Exemplo de Análise de Árvore de Falhas Sistema de bombeamento Evento topo: Interrupção de bombeio TUBULAÇÃO BOMBA A FILTRO BOMBA B ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA

43 Exemplo de Árvore de Falhas INTERRUPÇÃO DE BOMBEIO OU 1 FALHA DA BOMBA 2 TUBULAÇÃO BLOQUEIO DO FILTRO OU FALHA DA TUBULAÇÃO BOMBA A FILTRO 3 FALHA DE AMBAS AS BOMBAS BOMBA B ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA FALHA DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA E 4 5 FALHA BOMBA A FALHA BOMBA B

44 Caldeira vertical flamotubular a GLP.

45 Evento Intermediário E Elemento "E" Evento Básico Evento não Desenvolvido E OU S Elemento "OU" Transferência Porta Inibida Evento Normal Evento Condicional k/n E Porta k/n Elemento "E prioridade"

46 Análise Funcional. Função é toda e qualquer atividade que o item desempenha, sob o ponto de vista operacional. 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/cm 2. 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.

47 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

48 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.

49 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.

50 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.

51 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.

52 ANÁLISE DE CRITICIDADE C= O x S x D C - Criticidade O - Ocorrência S - Severidade D - Detecção ESCALA O Improvável Provável S Sem efeito Perigoso D Detectável Não detectável

53 Exemplo: Sistema de alimentação de água predial* *Lafraia Considerações: Disponibilizar 800 l/min no tanque superior para atender consumo

54 Exemplo: Sistema de alimentação de água predial Funções:

55 Diagrama de blocos:

56 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

57 Reservatório Componentes Entrada de água Válvula agulha Filtro de água Válvula de retenção Válvula de bloqueio Bomba titular Bomba reserva Válvula c/ micro-switch Ladrão Saída de água Motor Disjuntor e RT Contato/bobina Contato micro-switch Tubulação Sistema/Processo: Sistema de bombeio Folha n : 1 Função Transformar energia X Reter impurezas Bloquear refluxo X 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

58 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 tubulações 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

59 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

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61 Ocorrência Severidade Detecção C Ex. FMECA Circuito de iluminação LÂMPADA FUSÍVEL INTERRUPTOR FONTE ANÁLISE DE MODO E EFEITO CRÍTICO DE FALHA Sistema/Serviço: Circuito de iluminação Criticidade Ações/ Responsável Descrição Função Modo Efeito da falha Causas Recomendações pela Ação Interruptor Fechar circuito Oxidação Contato não fecha Material Teste periódico Manutenção inadequado Limpeza do contato Lâmpada Iluminar Queimada Não ilumina Sobre tensão Substituição Usuário Fonte Fornecer energia Falta energia Não ilumina Baixa carga Teste c/ voltímetro Manutenção Fusível Proteger circuito Queimado Não conduz Sobre corrente Substituição Usuário Não ilumina

62 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.

63 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.

64 FIM