Universidade Tecnológica Federal do Paraná Materiais e Equipamentos Elétricos Engenharia Elétrica Prof. Marco Antonio Ferreira Finocchio

Transcrição

1 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca MIISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UIVERSIDADE TECOLÓGICA FEDERAL DO PARAÁ CAMPUS CORÉLIO PROCÓPIO DEPARTAMETO DE ELETROTÉCICA EGEHARIA ELÉTRICA EFASE: ELETROTÉCICA MATERIAIS E EQUIPAMETOS ELÉTRICOS COFIABILIDADE MARÇO DE 200

2 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca 2 COFIABILIDADE OTA DO PROFESSOR Ea apola é um maeral de apoo ddáco ulzado na aula de Maera e Equpameno Elérco da Unverdade Tecnológca Federal do Paraná (UTFPR), Campu de Cornélo Procópo. Ee maeral não em a preenão de egoar, ão pouco novar o raameno do coneúdo aqu abordado, ma, mplemene, aclar a dnâmca de aula, com exprevo ganho de empo e de compreenão do auno por pare do aluno. A complemenação da dcplna ocorrerá aravé de exemplcaçõe, noa de aula, rabalho e dcuõe. São aponameno de aula e baeado na experênca do auor na abordagem do auno. Ea experênca é baeada na auação do proonal engenhero de manuenção elérca. Em e raando de um maeral ddáco elaborado em uma Inução Públca de Enno, é permda a reprodução do exo, dede que devdamene cada a one. Quaquer conrbuçõe e críca conruva a ee rabalho erão bem-vnda. Lauda parce e vupera parcu. Louva com moderação e cenura com ma moderação anda. In nomne XPI vca emper. Em nome de Cro vencerá empre. manoccho@upr.edu.br

3 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca 3 ÍDICE. Inrodução 04. Drbução de alha do componene 04.2 Dençõe em conabldade 05.3 Méodo de conabldade 06.4 Parâmero da medda de conabldade 06.5 Formulação maemáca para a conabldade 08.6 Exercíco

4 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca 4 COFIABILIDADE. ITRODUÇÃO A conabldade de componene ou equpameno pode er conceuada como o maor ou menor grau de conança que e pode depoar na perormance de um dpovo durane ua vda úl, no que dz repeo à varável deeo. Tem como objevo decrever, prever e domnar o comporameno do objeo no empo, aravé de um conjuno de eora maemáca e de modelo. O eudo da conabldade é realzado aravé da ulzação da eaíca e do cálculo da probabldade. Maemacamene, conabldade raduz a probabldade de um dpovo ou ema unconar plenamene, denro da epeccaçõe, durane um cero empo e ob deermnada condçõe de operação. A conabldade é calculada aravé de derene índce emadore (parâmero), que ão apropradamene dendo para aender ao derene po de ema e componene exene. A conabldade epelha o reulado nal de odo um proceo produvo.. DISTRIBUIÇÃO DE FALHAS DOS COMPOETES A conabldade de en ou dpovo eleroelerônco é deermnada eacamene, e a parr da drbução da alha do memo ao longo do empo. A curva ípca que ndca a axa de alha de deermnado en em unção do empo é morada na Fgura. Fgura : Curva do número de alha de componene no empo. Trecho aneror a orgem Trecho OA Trecho AB Trecho BC ae do projeo e deenvolvmeno período de vda ncal do em vda úl do em período apó a vda úl Conorme e oberva, no recho ncal OA, o em apreena uma axa elevada de alha, provenene do deeo de abrcação do componene. a vda úl do em (recho AB), o número de alha é pequeno, e a axa de alha é mínma e e maném pracamene conane. O período apó a vda úl (recho BC) caracerza-e pelo aumeno do número de alha, é a adga do maeral.

5 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca De preerênca, o en para ulzação em elerônca e elercdade devem orer um envelhecmeno ncal, arcalmene conegudo aravé de obrecarga conrolada e/ou cclagem érmca, com a naldade de ulrapaar-e o período de alha nca por deeo ou decênca de abrcação. A alha ane da vda úl do em devem empre er elmnada por conrole de qualdade rígdo e apurado, realzado pelo reponáve pela abrcação. A alha apó a vda úl devem er conrolada e aenuada por um judcoo plano de manuenção que cone na ubução planejada de peça próxma do envelhecmeno, ou com o número de hora de vda úl ulrapaada..2 DEFIIÇÕES EM COFIABILIDADE Iem, conjuno, equpameno e ema é a degnação uual do elemeno ou componene ujeo a deeo ou alha: normalmene, um conjuno é conuído de uma ére de en, o equpameno de uma ére de conjuno e o ema de uma ére de equpameno. Como em degna-e aquele elemeno elérco ma mple, como reore, capacore, ranore, ec.. cuja alha o ornam mpreáve para a nova aplcação. Elemeno como conjuno equpameno e ema ão conderado como reparáve, o é, à alha eguem-e período de manuenção que o ornam oura vez apo. Falha é a nerrupção da habldade de um em, conjuno ec, em deempenhar a unçõe para qua o epeccado. Anále e prevão de alha. Uma vez projeado um equpameno, o engenhero de deenvolvmeno, pequa e produção analam o proópo e, aravé de mulaçõe e anále lógca, deermnam a alha poíve de ocorrer na vda do equpameno. Um equpameno para er conderado pereamene projeado deverá nclur uma boa parcela de anále de conabldade por pare de eu abrcane. Cuo de conabldade. Ao e decdr obre um deermnado po de equpameno denre váro concorrene, deve-e er em mene a procura do conjuno de dpovo que apreene o menor cuo operaconal, durane a vda úl que e epera do memo. Dea orma, uma curva que relacone CUSTO x COFIABILIDADE do derene dpêndo envolvdo deve er analada. A Fgura 2 mora a varaçõe decrecene do cuo de obrealene neceáro à repoção em um equpameno e da manuenção em ua vda úl, quando a conabldade crece. Por ouro lado, o cuo do memo equpameno, ma conável, ende a crecer. a curva omaóro do cuo, procura-e deermnar o pono de cuo mínmo que produzrá, em coneqüênca, a conabldade óma. 5 Fgura 2: Curva da varação do cuo em relação à conabldade do produo. Vda úl. É o período de empo durane o qual um em deempenha ua unção com uma axa de alha aceável e aproxmadamene conane.

6 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca 6 Falha aleaóra. São a alha nevavelmene preene na vda úl do equpameno; de ocorrênca rregular, neparada e aleaóra, ão aocada à própra exênca do equpameno, que abe-e, nunca poderá rancorrer com uma auênca oal de alha. Sua orgem concde normalmene com o ranene aleaóro ou repenna elevaçõe do nível de olcação do componene (emperaura, enão, correne, obrecarga ec.), acma da epeccaçõe máxma..3 MÉTODOS DE COFIALILIDADE O exercíco da conabldade elegeu váro méodo aravé do qua ão realzada a anále e nerpreaçõe de conabldade: Colea de dado; Anále de deeo; Demonração; Prevão; Exrapolação; Prova acelerada..4 PARÂMETROS DA MEDIDA DE COFIABILIDADE TAXA DE FALHAS É a relação enre o número de alha obervada e o empo de obervação. Seu ímbolo erá a lera. úmerodealhano n ervalot () T A axa de alha ema uma méda de alha que erá eperada na undade de empo. Exemplo: Calcular a axa de alha de um equpameno na egune obervação: empo=0 5 h; alha=50 úmero de equpameno obervado=20 F ,5 alha/ h (número médo de alha por equpameno) , alha/ h TEMPO MÉDIO ETRE FALHAS (TMEF) O empo médo enre alha, conhecdo em nglê como MTBF (Mean Tme Beween Falure), pode er deermnado dvdndo-e o produo do número de equpameno eado e o empo de duração do ee, pelo número de alha obervada.

7 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca 7 TMEF. T (2) alha Obervação: a deermnação dee parâmero, o equpameno que alha é medaamene reparado e connua no ee. Oberva-e que o TMEF é o nvero de e ambém o parâmero ma convenene para avalar e a conabldade do equpameno é adequada à duração de deermnada area. Exemplo: Calcular o TMEF do equpameno que apreena 0 alha em um ee com 20 undade durane hora. TMEF h Ob.: Evdenemene ee TMEF ndca uma maor conabldade do equpameno, para ervço nermene, em relação à ua ulzação conínua. TEMPO MÉDIO PARA ACOTECER UMA FALHA (TMAF) Um parâmero de conabldade, que ema um empo médo para aconecmeno de um a alha, em componene não-reparável, é o empo médo para aconecer uma alha. Componene como reore,capacore, ranore, dodo, cero rlé, uma vez com alha, ão medaamene decarado e, por conegune, não erá endo para nó a deermnação do eu TMEF. A expreão para TMAF é: TMAF n n (3) onde, n : número de componene eado, 2,..., n : empo obervado para alha no componene. Exemplo: Em uma amoragem de cnco reore oram obervado o egune empo para alha em um ee de condçõe máxma: h, h, h, h, h Qual é o TMAF? TMAF ( ) ,6.0 3 h TEMPO MÉDIO PARA REPARO (TMPR) É o empo gao, em méda, pela equpe de manuenção no preparo de um equpameno com deeo.

8 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca 8 FATOR DE DISPOIBILIDADE É o aor ulzado para e emar uma dponbldade de um equpameno ou ema. TMEF D (4) TMEF TMPR RAZÃO DE MAUTEÇÃO É a relação enre o empo conumdo em manuenção ( m ) e o empo de operação ( o ) do equpameno. m M (5) o Tabela : Valore de axa de alha de algun componene em.000 hora de operação Capacor (emprego geral) 0,0-0,6 Capacor elerolíco 0,02-2,0 Induor RF 0,05 Poencômero 0,3 Relé 0,0-0,5 Reore xo 0,0-0,3 Chave 0,0-0, Tranormadore 0,05-2,0 Tranore 0,2 Válvula (baxa poênca),0-2,0 Válvula (ala poênca),0-4,0 Fuíve 3.5 FORMULAÇÃO MATEMÁTICA PARA A COFIABILIDADE O objevo prncpal dee eudo é deermnar a probabldade de alha e, aravé dee conhecmeno, procurar mnmzá-lo. Imagne-e uma população de en ou componene, ndependene, eado mulaneamene e do qua obrevvem apó um nervalo. Sendo o número de alha, em-e a conabldade para o empo, dada por: ( (6) ( ( onde : probabldade de não ocorrerem alha no nervalo ( (

9 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca 9 A probabldade de alha para o reerdo en erá o complemeno para a undade. Pode-e chamá-la de nconabldade. F( (7) F( ( ( ( ( ( ( ( F( (8) (8). A conabldade em unção da axa de alha é obda a parr da expreõe (7) e F( (9) Derva-e: dc d d dc (0) d dc d ( ( d d E, dea orma, a axa de varação do en alhado guala a axa de varação do en que obrevvem. Relaconando-e a razão derencal com o en vêm alhando pelo número correpondene de en que obrevvem, obém-e a parr de (0): d ( dc. () ( O prmero ermo da expreão, correponde à probabldade nanânea de alha, por em, o é, a axa de alha nanânea (). E am: dc dc (2) ( A expreão (2) dene ma amplamene a axa de alha e é avalada em qualquer cao, o é, para odo o po de alha. Inegrando-e (2), em-e: C dc.. 0 lnc

10 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca 0 0 e. (3) Para o cao preene de alha aleaóra, condera-e a axa de alha conane, po a mema obedecem a cera regra de comporameno colevo que permem ea emazação. Am a expreão da conabldade em unção da axa de alha é:. e (4) Exemplo : Em um conjuno de 0 equpameno, com vda úl emada em hora, obervam-e em 500h de operação cnco alha, pede-e: a) Qual a conabldade do equpameno denro de um período que compreende a úlma 00h denro de ua vda úl? b) Qual a probabldade de não alhar durane ua vda úl? Solução: 5 3 a) 0 alha/ h 5000 e. e 0 0, ,48%. 2 b) e e 0,4 4% Exemplo 2: Qual a probabldade de um equpameno durane um empo gual ao eu TMEF? Dado: =0-5 hora. Solução: TMEF=0 5 hora e. e 0,37 37% e Exemplo 3: Deermne a gama de empo, unção do TMEF, denro do qual a conabldade de um equpameno permaneça acma do 90%. Solução: 0,9 e TMEF TMEF =m; m 0,9 e ln0, 9 m m.ln0,9 0, m

11 Unverdade Tecnológca Federal do Paraná Maera e Equpameno Elérco Engenhara Elérca.6 EXERCÍCIOS ) Calcular o TMAF de um reor xo que apreena uma axa de alha de 0,0%, em 0 3 hora de operação? Rep.: 0 7 h. 2) Em um ee com.000 equpameno da mema naureza, oram anoada quaro alha em.000hora de operação. Pede-e: a) O valor de e TMEF. b) A axa de alha em hora de operação. 3) Um aéle de baxa alude, cuja vda preva é de.000h, pou váro equpameno elerônco complexo. Calcule o TMEF neceáro a um dee equpameno, para que apreene uma conabldade de 93%. 4) Em um ema elérco oram nalado do equpameno gua, um em unconameno e ouro de reerva. Calcular a probabldade de ee ema unconar aaoramene durane.000h, e o TMEF do equpameno or gual a 4.480h. Juque ua repoa, baeando-e na eora da probabldade. Rep.: 96%. 5) Em um ee de.000h, com 200 geladera, o conaada uma axa de alha de 9. Qual a conabldade a er arbuída à undade para um prazo de garana de e mee? Rep.:82%. 6) Qual a conabldade de um reor xo e de um poencômero, repecvamene, em hora de operação? (Ver Tabela ). Rep.: 95% e 22%.