UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO E SISTEMAS FRANCO ZINGALI DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO DE FERRAMENTA DE HIERARQUIZAÇÃO E MONITORAÇÃO DE RECOMENDAÇÕES DE INSPEÇÃO PARA EQUIPAMENTOS ESTÁTICOS NAS INDÚSTRIAS DO PETRÓLEO, QUÍMICA E PETROQUÍMICA JOINVILLE SC 2010
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO E SISTEMAS FRANCO ZINGALI DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO DE FERRAMENTA DE HIERARQUIZAÇÃO E MONITORAÇÃO DE RECOMENDAÇÕES DE INSPEÇÃO PARA EQUIPAMENTOS ESTÁTICOS NAS INDÚSTRIAS DO PETRÓLEO, QUÍMICA E PETROQUÍMICA Trabalho de graduação apresentado ao Curso de Engenharia de Produção e Sistemas da Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC como requisito para obtenção do título de Engenheiro de Produção e Sistemas. Orientador: Prof. Dr. Adalberto José Tavares Vieira JOINVILLE SC 2010
FRANCO ZINGALI DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO DE SISTEMA DE HIERARQUIZAÇÃO E MONITORAÇÃO DE RECOMENDAÇÕES DE INSPEÇÃO PARA EQUIPAMENTOS ESTÁTICOS NAS INDÚSTRIAS DO PETRÓLEO, QUÍMICA E PETROQUÍMICA Trabalho de graduação apresentado ao Curso de Engenharia de Produção e Sistemas da Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC como requisito para obtenção do título de Engenheiro de Produção e Sistemas. BANCA EXAMINADORA: Orientador: Professor Adalberto José Tavares Vieira, Dr. UDESC - CCT Membro: Professora Silene Siebel, Dr UDESC - CCT Membro: Professor Gerson Volney Lagemann, MSc UDESC - CCT Joinville/SC: 20 de outubro de 2010
Aos meus pais, Natalizia e Paolo, pela luz e conforto; À minha esposa, pelo estímulo; À minha irmã, pelas dicas; À eles, dedico os frutos. À eles, agradeço a luz, o conforto e o apoio durante a travessia.
AGRADECIMENTOS A todas as pessoas que, direta ou indiretamente, participaram da elaboração desse trabalho: Ao professor Adalberto José Tavares Vieira, pelas pontuações sistemáticas e orientadoras. À Sandro Zalewisky e André Stoinski, pela diversão, pela convivência, amizade e troca de idéias. Um agradecimento especial a Leandro Saldanha Poubel, Engenheiro de Equipamentos da PETROBRAS, que com suas reflexões forneceu devolutivas que permitiram o enriquecimento deste trabalho com um viés efetivo de sua aplicação prática. À todos os professores que com paciência e persistência forneceram toda a base sólida para desenvolvimento de uma nova etapa na vida. À existência de escolas públicas e governos que dão crédito aos seus cidadãos, fornecendo-lhes ensinamento de qualidade e professores comprometidos com o seu fazer.
FRANCO ZINGALI DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO DE FERRAMENTA DE HIERARQUIZAÇÃO E MONITORAÇÃO DE RECOMENDAÇÕES DE INSPEÇÃO PARA EQUIPAMENTOS ESTÁTICOS NAS INDÚSTRIAS DO PETRÓLEO, QUÍMICA E PETROQUÍMICA RESUMO A indústria do petróleo, química e petroquímica é caracterizada pelo processo produtivo contínuo. Sendo assim, a eficiência e lucratividade estão diretamente relacionadas com a disponibilidade dos equipamentos entre as campanhas. A necessidade de reparos não programados nos equipamentos sempre gera transtornos operacionais que vão desde paradas parciais até a parada total do processo. Além disto, a falha de componentes ou equipamentos pode causar acidentes com grandes prejuízos ambientais, humanos e financeiros. Assim sendo, uma das atividades consagradas refere-se à inspeção de equipamentos estáticos como caldeiras, fornos, vasos de pressão, torres de destilação, permutadores de calor, tubulações entre outros. O objetivo principal dos órgãos de inspeção de equipamentos é a garantia da integridade física dos equipamentos de processo. Para isso são realizadas inspeções periódicas que visam detectar os mecanismos de falha nos equipamentos ainda num estágio precoce, possibilitando assim a tomada de ações preventivas e corretivas como reparos ou modificações. Neste contexto, surge uma problemática, Com o envelhecimento das unidades de processo, uma série de problemas começam a surgir e a simples detecção não basta. Os atores envolvidos nesta atividade necessitam apresentar, tanto para os gestores como para os órgãos manutenção, um panorama global que possibilite aos mesmos a priorização dos trabalhos de reparos nos equipamentos que apresentem maior risco potencial de falha. Neste estudo buscou-se desenvolver uma ferramenta que possibilita a avaliação comparativa do grau de risco de recomendações de inspeção, bem como elementos de consulta, que possibilitem a organização e o auxílio na gestão e planejamento das atividades de manutenção. Além disto, inferir um maior controle de pendências, facilitando, para o próprio órgão de inspeção, o acompanhamento da evolução de processos de deterioração até que os mesmos sejam mitigados ou eliminados. PALAVRAS-CHAVES: Recomendações de Inspeção. Hierarquização. Priorização.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 Classificação de falhas em metais... 19 Figura 2 - Visão estrutural das informações do FMEA... 23 Figura 3 - Formulário do FMEA... 25 Figura 4 - Pesos das parcelas do NPR (Número de Prioridade de Risco)... 25 Figura 5 - Valores atribuídos aos parâmetros da Matriz G.U.T.... 27 Figura 6 - Modelo de Matriz G.U.T.... 27 Figura 7 - Fluxograma Simplificado da Recomendação de Inspeção.... 32 Figura 8 - Elementos do formulário (continua na figura 9)... 35 Figura 9 - Elementos do formulário (continuação da figura 8)... 36 Figura 10 - Validação de dados... 39 Figura 11 - Exemplo de tabela auxiliar para tipo de equipamentos... 39 Figura 12 - Exemplo de quadro com identificação das sub-áreas... 40 Figura 13 - Exemplo de planta da unidade dividida em sub-áreas... 41 Figura 14 - Exemplo de quadro das disciplinas de manutenção... 42 Figura 15 - Exemplo de tabela auxiliar contendo fluído e respectivo peso... 44 Figura 16 - Exemplo de tabela auxiliar contendo a categoria ou classe e respectivo peso... 45 Figura 17 - Exemplo de tabela auxiliar contendo a severidade e o impacto e respectivos pesos... 45
Figura 18 - Exemplo de Matriz de classificação de RTI... 47 Figura 19 - Exemplo de tabela auxiliar contendo mecanismo de dano, tipo de dano e técnica recomendada... 48 Figura 20 - Teste Lógico... 48 Figura 21 - Aplicação de filtros e ordenação para orientação em serviços de pintura... 51 Figura 22- Aplicação de filtros para orientação no monitoramento de recomendações... 52
LISTA DE ABREVIAÇÕES API America Petroleum Institute EC Ensaio de Correntes Parasitas (Eddy Current) END Ensaio Não Destrutivo EV Exame Visual FMEA Análise de Modo e Efeito de Falha IBR Inspeção Baseada em Risco INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial LP Ensaio com Líquidos Penetrantes NR 13 Norma Regulamentadora Número 13 do Ministério do Trabalho PH Profissional Habilitado conforme definido na NR13 PM Ensaio com Partículas Magnétricas RD Ensaio de Radiografia Industrial. RI Relatório de Inspeção. RTI Recomendação Técnica de Inspeção SPIE Serviço próprio de inspeção TIEI Técnico de Inspeção de Equipamentos e Instalações US Ensaio de Ultrassom
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 11 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 14 2.1 INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS... 14 2.1.1 Atividades da Inspeção de Equipamentos... 14 2.1.2 Tipos de Inspeção... 15 2.1.3 Recomendações Técnicas de Inspeção... 16 2.2 INSPEÇÃO BASEADA EM RISCO (IBR)... 16 2.2.1 Mecanismos de Danos... 18 2.2.2 Tipos de Danos... 20 2.2.3 Modos de Falhas... 20 2.3 HIERARQUIZAÇÃO... 21 2.3.1 FMEA Análise do Modo e Efeito da Falha... 22 2.3.2 Matriz G.U.T. Gravidade, Urgência e Tendência... 26 3 METODOLOGIA... 28 3.1 FASE EXPLORATÓRIA - ANÁLISE E DIAGNÓSTICO DA SITUAÇÃO ATUAL.. 29 3.2 FASE DE PESQUISA APROFUNDADA - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 30 3.3 FASE AÇÃO - ELABORAÇÃO DE UMA FERRAMENTA PARA HIERARQUIZA- ÇÃO E MONITORAÇÃO DE RECOMENDAÇÕES DE INSPEÇÃO... 30 4 DESENVOLVIMENTO... 31 4.1 APRESENTAÇÃO DA UNIDADE... 31 4.2 FLUXO DE AÇÕES E INFORMAÇÕES DA RECOMENDAÇÃO DE INSPEÇÃO... 31 4.3 PLANILHA PARA HIRARQUIZAÇÃO E MONITORAÇÃO DE RECOMENDAÇÕES DE INSPEÇÃO... 32 4.3.1 Elementos do Formulário... 33 4.3.1.1 Colunas cujas células são alimentadas através de texto livre e têm caráter informativo e de consulta... 37
4.3.1.2 Colunas cujas células são alimentadas através de texto livre e têm caráter informativo e de consulta e com formatação condicional... 38 4.3.1.3 Colunas cujas células são alimentadas através de textos prefixados em tabelas auxiliares... 38 4.3.1.4 Colunas cujas células são alimentadas através de textos prefixados em tabelas auxiliares cujos dados serão utilizados para geração de valores em outras células... 43 4.3.1.5 Colunas cujas células apresentam resultados referentes aos valores introduzidos em outras células... 46 4.3.1.6 Colunas cujas células são alimentadas através de textos prefixados em tabelas auxiliares e com formatação condicional... 49 4.3.2 Utilização da Planilha... 50 4.3.3 Utilização para monitoração das Recomendações de Inspeção... 51 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS... 53 5.1 PROPOSTAS PARA TRABALHOS FUTUROS... 54 BIBLIOGRAFIA... 55
1 INTRODUÇÃO Neste capítulo serão apresentados o tema do trabalho, o objetivo geral, os objetivos específicos, bem como a justificativa do trabalho, a delimitação do estudo, a metodologia e a estrutura seguida no trabalho. O tema do trabalho está relacionado com as áreas de Inspeção de Equipamentos e Manutenção na indústria química, petroquímica e do petróleo. A atividade de inspeção de equipamentos acompanha a indústria do petróleo, química e petroquímica desde os seus primórdios. A característica do processo produtivo destas indústrias exige a disponibilidade dos equipamentos durante todo o ciclo produtivo, visto que, geralmente, a produção é realizada de forma contínua e por campanhas longas marcadas por paradas programadas para realização dos trabalhos de inspeção, manutenção e atendimento à legislação. Neste contesto falhas de componentes dos equipamentos de processo podem levar a ocorrência de acidentes que variam de grau e intensidade e levam a paradas não programadas bem como danos às pessoas, ambientais e materiais. A manutenção da segurança destas plantas está diretamente relacionada com a capacidade técnica dos profissionais em detectar precocemente os mecanismos de deterioração. Porém não basta detectar os problemas, deve-se apresentar ações corretivas com o intuito de mitigar ou eliminar estes processos de degradação. Detectar os processos de danos e definir ações corretivas é apenas uma parte do processo. A disponibilização das plantas também depende de uma hierarquização adequada dos trabalhos de manutenção e do acompanhamento da evolução dos mecanismos de falha. A proposta deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo de hierarquização das recomendações de reparos em equipamentos de processo nas indústrias do petróleo, química e petroquímica, servindo de apoio ao gerenciamento dos trabalhos de manutenção e reparos. Além dos serviços de manutenção o modelo servirá para monitoração de componentes que apresentam um processo de deterioração que possam comprometer a segurança e continuidade operacional das plantas de processo até que o reparo definitivo seja realizado. O objetivo geral do trabalho é o de criar uma ferramenta de apoio à gestão de execução de reparos em equipamentos estáticos solicitados através de Recomendações de Inspeção, bem como o acompanhamento de processos de deterioração dos equipamentos e/ou seus componentes na indústria do petróleo, química e petroquímica, visando apoiar tomadas de decisão.
12 Já os objetivos específicos deste trabalho são: Desenvolver um modelo de pontuação para serviços de manutenção tendo como base o risco potencial da falha. Identificar pontos de melhoria na gestão de execução de reparos solicitados através de Recomendações de Inspeção. Estabelecer critérios para seleção e agrupamento de Recomendações de Inspeção através de características comuns dos serviços solicitados. O envelhecimento das plantas de processo gera aumenta na necessidade de reparos a ações mitigadoras em equipamentos estáticos. O conhecimento individualizado de cada problema detectado não permite a visão global do sistema e conseqüentemente a hierarquização adequada. Sendo assim a criação de um modelo de hierarquização baseada em riscos servirá de subsídio para as ações da manutenção de forma a intensificar esforços nos problemas mais críticos, como também servirá de base para ações pelos responsáveis pela área de inspeção de equipamentos no acompanhamento e monitoramento de processos de deterioração em equipamentos ou seus componentes, até a solução definitiva dos respectivos problemas. Este trabalho se limita a abordar o tema de inspeção para equipamentos estáticos na indústria do petróleo, química e petroquímica. E tem como enfoque a priorização de recomendações de inspeção e acompanhamento da evolução de processos de deterioração com base no risco envolvido através da criação de planilhas eletrônicas que possam possibilitar uma hierarquização dos problemas e servirem de apoio ao planejamento. Para o desenvolvimento deste trabalho foi utilizado o método pesquisa ação que tem como o objetivo básico a compreensão de problemas e a apresentação de propostas para melhoria dos processos em questão. Sendo assim a revisão bibliográfica proporcionará o conhecimento básico para aplicação em situações práticas do dia a dia. Este trabalho de conclusão de curso está estruturado em 5 capítulos: O primeiro capítulo é referente à introdução, aqui são apresentados o tema, os objetivos e justificativa para o estudo em questão. No segundo capitulo é apresentado o resultado da pesquisa bibliográfica para revisão bibliográfica do estudo através de temas como: inspeção de equipamentos, equipamentos estáticos, inspeção baseada em risco, legislação, ferramentas de aumento da confiabilidade e hierarquização.
13 No terceiro capítulo é apresentado o tipo de pesquisa realizada e o detalhamento das fases do estudo. No quarto capítulo é apresentada uma proposta para hierarquização de recomendações de inspeção com base nos estudos realizados. No 5º capítulo são apresentadas as considerações finais e as referências bibliográficas utilizados no trabalho.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O objetivo deste capítulo é apresentar os principais conceitos para compreensão deste trabalho. Serão abordados temas como inspeção de equipamentos, inspeção baseada em risco e legislação que servirão para compreensão do processo de avaliação da integridade de equipamentos estáticos. Outros assuntos como ferramentas de aumento da confiabilidade e hierarquização serão utilizados para reforçar as propostas apresentadas no 4º capítulo para melhoria do gerenciamento, monitoração e hierarquização das recomendações de inspeção. 2.1 INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS A inspeção de equipamentos é uma atividade de apoio à operação e manutenção das unidades de processo, consolidada principalmente nas indústrias do petróleo, química e petroquímica e tem como objetivo principal a manutenção da segurança na operação das plantas de processo através da realização de inspeções preventivas, preditivas e corretivas. Conforme a Portaria N⁰ 349 de 26 de novembro de 2009 do INMETRO a Inspeção de Equipamentos é o Exame detalhado do equipamento ou de suas partes com o objetivo de assegurar que os mesmos apresentem condições seguras de operação. 2.1.1 Atividades da Inspeção de Equipamentos A inspeção de equipamentos tem como objetivo principal a manutenção da condição física dos equipamentos estáticos das instalações industriais, proporcionando segurança operacional, às pessoas e ao meio ambiente. Segundo RAMOS (1995) Uma das principais funções da Inspeção de Equipamentos é garantir a integridade física das instalações industriais através do controle dos processos de deterioração. Para que isso ocorra uma série de atividades devem ser desenvolvidas pelos atores. A Portaria 349 de 26 de novembro de 2009 estabelece os requisitos básicos para implantação do Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos (SPIE) e apresenta as atividades obrigatórias para certificação. De um modo geral a Portaria 349 é o espelho de boas práticas que já eram realizadas pelos órgãos de inspeção de equipamentos. Abaixo serão apresentadas, de forma resumida, as principais atividades dos órgãos responsáveis pela inspeção de equipamentos. Implementar um programa de inspeção, em conformidade com as exigências legais, com o objetivo de garantir a operação segura dos equipamentos.
15 Efetuar, ou testemunhar, ou assegurar a realização de ensaios, medições, exames ou testes nos equipamentos sob sua responsabilidade. Utilizar novas técnicas visando intensificar a inspeção preventiva ou monitoração da deterioração dos equipamentos. Comparar resultados obtidos durante as inspeções, definir se o equipamento tem condições de operar com segurança, informar os setores envolvidos dos resultados das inspeções e recomendar os reparos ou substituições necessárias para restabelecimento das condições físicas satisfatórias. Registrar e analisar os resultados das inspeções, reparos e modificações, efetuando comparações com o histórico do equipamento e buscando identificar mecanismos de deterioração ou falhas de maneira a evitar a reincidência. Avaliar a vida residual dos equipamentos. Efetuar, ou testemunhar, ou assegurar a verificação do desempenho das válvulas de segurança. Realizar ou assegurar a execução dos ensaios necessários para avaliação dos reparos e modificações executadas nos equipamentos. Controlar o atendimento das recomendações de inspeção. 2.1.2 Tipos de Inspeção A inspeção de equipamentos consiste na avaliação das condições físicas dos componentes e acessórios dos equipamentos estáticos. Conforme a Portaria 349 de 29 de novembro de 2009 do INMETRO, inspeção de equipamentos é o Exame detalhado do equipamento ou de suas partes com o objetivo de assegurar que os mesmos apresentem condições seguras de operação. A Norma Regulamentadora NR-13 do Ministério do Trabalho define os tipos de inspeção a que os vasos de pressão e caldeiras estão sujeitos, podendo esta definição ser estendida para os demais equipamentos estáticos: Inspeção de Segurança Inicial Externa. Inspeção de Segurança Inicial Interna. Teste Hidrostático Inicial. Inspeção de Segurança Periódica Externa. Inspeção de Segurança Periódica Interna. Teste Hidrostático Periódico.
16 Inspeção de Segurança Extraordinária. 2.1.3 Recomendação Técnica de Inspeção Recomendação Técnica de Inspeção (RTI) é um documento técnico emitido por profissionais qualificados que tem como objetivo principal a definição de serviços de manutenção que permitam avaliar ou recompor a condição física de um equipamento estático, fazendo com que o mesmo opere em condições seguras. Segundo RAMOS (1995) Recomendação de Inspeção é O instrumento tradicionalmente utilizado para especificar o que deve ser executado em termos de manutenção. No Brasil o termo é amplamente utilizado nas indústrias do petróleo, química e petroquímica e a Portaria N⁰ 346 do INMETRO a define como: Documento emitido pelo SPIE solicitando serviços de apoio (acesso, iluminação, limpeza, etc.) ou indicando a necessidade de providências, decorrentes de inspeção (reparos, modificações, serviços adicionais de apoio, etc.) e dirigido aos órgãos encarregados de sua execução. Vale salientar que após a emissão da Recomendação de Inspeção pelo órgão responsável inicia-se um processo de planejamento e manutenção que só pode ser considerado concluído com a efetivação das ações solicitadas. Neste contexto é importante que as ações sejam direcionadas de forma racional, primeiramente aos problemas que apresentam maior risco potencial. Para que esta prática de priorização seja possível é necessário o conhecimento dos fatores que compõem o risco nas unidades de produção. O America Petroleum Institute (API), através das práticas recomendadas API-RP-580 e API-RP-581, apresenta uma metodologia para implantação de um sistema de inspeção baseada em risco. Não é objetivo deste trabalho, utilizar esta metodologia; porém alguns conceitos presentes serão importantes para possibilitar a elaboração de uma ferramenta para hierarquização das Recomendações de Inspeção e serão apresentadas no próximo tópico. 2.2 INSPEÇÃO BASEADA EM RISCO (IBR): A atividade de inspeção de equipamentos tem no seu surgimento, como visto anteriormente, o enfoque de ações preventivas visando detectar, mitigar ou eliminar processos de deterioração nos equipamentos estáticos das plantas de processo. O Instituto Americano do Petróleo (API) elaborou recentemente documentação técnica para implantação de planos de inspeção baseado em risco a API RP580 e API RP 581. Esta recomendação prática tem como
17 característica principal o fato de ser a primeira publicação a descrever uma metodologia detalhada que permite traçar as diretrizes para implantação de um planejamento de inspeção baseada em riscos através da avaliação do histórico de ocorrências, condição de operação, severidade, tipo de fluído, conseqüências. Neste trabalho não será abordada a questão da Inspeção Baseada em Risco (IBR), apenas serão utilizados alguns conceitos contidos na API RP 580 utilizados como diretrizes para hierarquizar os problemas detectados durante as inspeções dos equipamentos e em que foi necessária a emissão de recomendações de inspeção. O primeiro passo é a busca de uma definição coerente do termo risco: Toda a atividade humana envolve certo risco embutido: dirigir um carro, andar, comprar ações, prática de esportes, desenvolvimento de produtos, entre outros, são exemplos de atividades onde o risco está presente. Por exemplo, em toda a prática de um esporte, o indivíduo corre o risco de morrer ou sofrer seqüelas graves, em contrapartida, a probabilidade de que isso ocorra está relacionada ao tipo de esporte, aos equipamentos de proteção, ao preparo físico adequado, alimentação, acompanhamento médico e etc. Quando a probabilidade de um acidente ocorrer for relativamente baixa pode-se dizer que o risco é aceitável. Conforme API RP 580 (2009) risco é a A combinação da probabilidade de um evento e sua conseqüência. Em alguns casos risco é o desvio do esperado. Quando a probabilidade e a conseqüência são expressos numericamente o risco é um produto. Matematicamente o risco pode ser calculado pela expressão abaixo: Risco = probabilidade conseqüência Outra forma de se expressar leva em consideração a capacidade de se controlar o perigo a que envolve uma atividade, processo, produto ou ação: Risco = Perigo / salvaguardas Existem vários tipos de riscos a que uma atividade econômica está associada. No caso da área de inspeção de equipamentos podemos considerar como principais riscos os seguintes: para os empregados da empresa, para a comunidade externa, para o meio ambiente, perdas materiais e financeiras. Para avaliação do risco de que uma falha ocorra alguns elementos devem ser considerados, tais como: Coleta e validação de dados e informações.
18 Identificação dos mecanismos de deterioração e opcionalmente o modo como o mecanismo se comporta (exemplo: perda de espessura localizada, generalizada, pitings, trincas e etc). Determinação da susceptibilidade e taxas de degradação. Determinação do modo de falha provável (vazamento de pequenas proporções, vazamento de média proporção, vazamento de grandes proporções, ruptura catastrófica, perda de função). Identificação da provável conseqüência da falha. Determinação do risco, incluindo análises de sensibilidade. 2.2.1 Mecanismos de Danos: Mecanismo de dano pode ser definido como um processo de deterioração de materiais em função de ação química e/ou física que leva à degradação ou perda de características físicas, mecânicas, micro ou macro estruturais. NEPOMUCENO (1989) coloca que os defeitos podem ser divididos em dois grupos: os que causam fratura e os que não causam fratura e ambos os casos podem ser sub-classificados segundo as causas como: química; mecânica ou térmica. Depois das classificações gerais entra-se na classificação detalhada como: corrosão, fadiga, ruptura mecânica, deformação e etc., sendo possível partir para classificações mais detalhadas e apresenta uma classificação geral de falhas conforme esquematizado na figura 1. Abaixo são elencados os principais mecanismos de dano que agem sobre os equipamentos estáticos nas indústrias química, petroquímica e do petróleo, conforme API RP- 580. Processos corrosivos Metalúrgicas Alteração de comportamento dúctil/frágil. Fadiga Fluência Erosão A avaliação e reconhecimento correto do mecanismo de dano atuante é uma tarefa muitas vezes árdua e complexa, que requer conhecimentos específicos de processos, materiais e etc. Conforme citado no API RP 571 (2003) Cada tipo de dano pode ser causado por um
19 Figura 1: Classificação de falhas em metais Fonte: NEPOMUCENO, 1989, p.119.
20 único ou pela combinação de diversos mecanismos de dano e adicionalmente cada mecanismo de dano ocorre em condições especificas de materiais, processo, meio e condição de operação. 2.2.2 Tipos de Danos: O API RP 571 (2003) apresenta um conjunto dos principais mecanismos e tipos de danos, causas mais freqüentes, materiais susceptíveis, fatores críticos, aparência e morfologia do dano, prevenção e mitigação, técnicas de monitoração e detecção mais adequada para cada caso, casos relatados e referências bibliográficas. De um modo geral, os tipos de danos que ocorrem em equipamentos de processo podem ser divididos em grandes grupos conforme descrito abaixo: Redução de espessura generalizada ou localizada causados por corrosão ou erosão Trincas superficiais Trincas sub-superficiais Formação de micro-fissuras e micro-vazios Alterações metalúrgicas. 2.2.3 Modos de Falha: Entende-se por modo de falha a conseqüência que o dano provavelmente ocasione ao equipamento. Segundo NEPOMUCENO maneiras ou modos de falhar é um conjunto de condições sob a qual um dado sistema ou circuito apresenta falta de desempenho quanto à missão ou função que deve executar. Para avaliação correta de um modo de falha é necessária a identificação correta do mecanismo e tipo de dano, por exemplo, uma perda de espessura externa de uma tubulação, provocada por um processo corrosivo atmosférico localizado, terá como conseqüência mais provável um vazamento causado por um pequeno furo. O API RP 580 apresenta alguns exemplos de modo de falha, que serão citados abaixo: Vazamento por pequeno furo. Vazamento de pequena ou média proporção. Vazamento de grandes proporções.
21 Perda de função. Fratura dúctil. Fratura frágil. A avaliação do risco em relação ao modo de falha deve levar em consideração outras falhas além da ocorrência de perda de contenção de um fluído para o meio externos como: perda de função do componente, danos em bandejas de torres de destilação, falha de retenção de líquidos em demisters, vazamentos por tubos de troca térmica de permutadores de calor, colapsos em estruturas de suportação de equipamentos, obstrução de tubulações e bocais de equipamentos. A caracterização dos elementos relacionados aos mecanismos de dano e do risco envolvido em cada Recomendação de Inspeção é uma etapa importante no processo de gestão da manutenção em equipamentos estáticos, porém, com o envelhecimento das plantas de processo, a quantidade de recomendações de inspeção tende a aumentar e os recursos humanos e materiais, por uma série de fatores que não são objetos de discussão neste trabalho, são limitados. Neste contexto é necessário priorizar os trabalhos e utilizar os recursos, preferencialmente, para correção dos problemas que apresentam maior risco. No próximo tópico serão apresentadas ferramentas que podem auxiliar na hierarquização e na melhoria da confiabilidade. 2.3 HIERARQUIZAÇÃO Uma das grandes dificuldades encontradas nas atividades humanas está relacionada à hierarquização das tarefas segundo o grau de importância relativa para que se atinja um determinado objetivo. Não é incomum, tanto nas atividades pessoais como nas grandes corporações, observar-se um dispêndio de tempo e recursos em atividades secundárias e muitas vezes de pouca relevância, enquanto os problemas realmente essenciais são renegados a um segundo plano. A hierarquização das atividades depende de diversos fatores, porém, de um modo geral, pode-se dizer que para obtenção de um resultado adequado deve-se levar em conta o risco potencial da falha, a probabilidade e a conseqüência da mesma. Para isso é necessário o conhecimento de técnicas que possibilitem atribuir valores para cada evento e desta forma estabelecer uma hierarquia.
Uma das ferramentas que pode ser utilizada para estabelecer uma hierarquia entre vários problemas detectados é o FMEA, que será apresentado a seguir. 22 2.3.1 FMEA Análise do Modo e Efeito da Falha. A Análise do Modo e Efeito da Falha FMEA (do inglês Failure Mode and Effect Analyses) é uma ferramenta de apoio para identificação e priorização falhas potenciais em componentes, equipamentos, sistemas ou processos. Para KARDEC e NASCIF (2001) FMEA é um sistema lógico que hierarquiza as falhas potenciais e fornece recomendações para ações corretivas e preventivas. Apesar de ter sido desenvolvida para projetos novos de produtos e processos, o FMEA passou a ser utilizado em várias fases do processo produtivo. Conforme ROZENFELD et all (2006) o FMEA pode ser utilizado em projetos novos, para diminuir falhas de produtos e processos existentes e probabilidade de falhas em processos administrativos. Segundo KARDEC & NASCIF (2001) existem três níveis de FMEA: projeto, processo e sistema: FMEA no projeto: eliminação de causas de falhas no projeto de um equipamento; leva em consideração todos os aspectos desde mantenabilidade até segurança. O objetivo desta análise é evitar falhas no produto ou processo decorrentes do projeto. FMEA no processo: Focalizado na manutenção e operação do equipamento. O objetivo desta análise é detectar falhas não previstas no projeto ou não conformidades no produto ou processo. FMEA no sistema: Focaliza as falhas potenciais e gargalos no processo global, como uma linha de produção. A análise FMEA tem várias aplicabilidades de um modo geral, seu uso tem sido orientado nas seguintes situações: diminuir a probabilidade da ocorrência de falhas em projetos de novos produtos ou processos; Diminuir a probabilidade de falhas potenciais (ou seja, que ainda não tenham ocorrido) em produtos/processos já em operação; Aumentar a confiabilidade de produtos ou processos já em operação por meio da análise das falhas que já ocorreram;
Diminuir os riscos de erros e aumentar a qualidade em procedimentos administrativos. 23 O FMEA de processo tem grande aplicabilidade na área de manutenção, no qual a atividade de inspeção de equipamentos está inserida. Os equipamentos já se encontram instalados e em operação, e as falhas, frequentemente, são causadas pelo envelhecimento, desgaste ou por problemas relativos à própria manutenção/operação. Outro fator que deve ser levado em conta é que profissionais da área de manutenção são especialistas em equipamentos e possuem uma boa base de conhecimento do processo em que estes equipamentos estão instalados. A análise geralmente é realizada por um grupo multidisciplinar que busca identificar para cada produto/processo os seguintes aspectos: funções do componente, produto ou processo; tipos de falhas que podem ocorrer; os efeitos e as possíveis causas destas falhas. Após isto o grupo avalia, através da inserção de índices, os riscos de cada falha potencial ou real. Com base nestas avaliações são definidas e implementadas medidas que visam eliminar ou mitigar os riscos e como conseqüência tem-se um aumento na confiabilidade do produto/processo. A figura 2 demonstra a relação entre os elementos que compõem uma análise de modo de falhas utilizando-se a ferramenta do FMEA: Figura 2: Visão estrutural das informações do FMEA Fonte: ROZENFELD et all, 2006, p.366).
24 Para a elaboração de uma análise de modo de falhas, utilizando-se a metodologia FMEA, existem alguns conceitos básicos que devem estar bem claros para a equipe que fará o estudo. KARDEC E NASCIF (ano 2001) destacam os seguintes elementos: Causa: é o meio pelo qual um elemento particular do projeto ou processo resulta em um Modo de Falha. Efeito: é a conseqüência adversa para o consumidor ou usuário (consumidor ou usuário pode ser a própria operação ou próprio usuário). Modos de Falha: são as categorias de falhas que serão descritas. Freqüência: é a probabilidade de ocorrência da falha. Gravidade da Falha: indica como a falha afeta o usuário ou cliente. Detectabilidade: indica o grau de facilidade para detecção da falha. Índice de Risco ou Número de Prioridade de Risco (NPR): é o produto da Freqüência pela Gravidade da Falha pela Detectabilidade. Este índice dá a prioridade de risco da falha. Para utilização do FMEA algumas etapas básicas devem ser seguidas: 1- Planejamento: Nesta etapa são definidos os objetivos e abrangência do estudo; é formado o grupo de trabalho e são planejadas e agendadas as reuniões. 2- Análise da falha potencial (em que condições o equipamento/sistema falha?): Definem-se as funções e características do produto, tipos de falhas potenciais para cada função, efeito causado pela falha, causas prováveis, históricos e controles atuais. 3- Avaliação dos riscos: Determinam-se os índices de gravidade (G), freqüência (F) e detectabilidade (D) para cada causa potencial. Geralmente adota-se uma escala de 1 a 10 para os índices de gravidade, freqüência e detectabilidade, onde 10 indica a condição mais crítica. Ver figura 3. Nesta etapa também é calculado o Número de Prioridade de Risco (NPR) que é obtido pelo produto dos índices relativos à gravidade, freqüência e detectabilidade: NPR = G F D 4- Plano de ação: Aqui o grupo lista todas as ações que podem ser tomadas para eliminar ou minimizar as causas, efeitos, tipos de falhas ou mesmo que limitem o efeito ou aumentem a possibilidade de detecção.
25 Após isto é avaliada a viabilidade e eficácia da implementação de cada medida, sendo efetuado o registro e recomendações do grupo. A figura 3 apresenta um modelo de formulário para registro e acompanhamento do FMEA. Empresa X FMEA ANÁLISE DE MODO E EFEITO DE FALHA DATA: Local: Setor: Sistema: Equipamento: Componente Função do Possíveis falhas Controle Índices NPR Ações corretivas Índices NPR processo componente Modo Efeito Causa atual F G D Recomendada Adotada F G D Figura 3: Formulário do FMEA Fonte: KARDEC e NASCIF, 2001, p.116. A determinação dos índices e pesos das parcelas que compõem o NPR devem ser baseadas em experiências da própria empresa ou grupo de trabalho. Na figura 4 é apresentada uma sugestão que pode ser adaptada para cada situação. Componente do NPR Classificação Peso Freqüência da Improvável 1 Ocorrência Muito Pequena 2 a 3 Pequena 4 a 6 F Média 7 a 8 Alta 9 a 10 Gravidade Apenas Perceptível 1 Da Falha Pouca Importância 2 a 3 Moderadamente Grave 4 a 6 G Grave 7 a 8 Extremamente Grave 9 a 10 Detectabilidade Alta 1 Moderada 2 a 3 Pequena 4 a 6 D Muito Pequena 7 a 8 Improvável 9 a 10 Índice de Risco Baixo 1 a 50 NPR Médio 50 a 100 Alta 100 a 200 Muito Alta 200 a 1000 Figura 4: Pesos das parcelas do NPR (Número de Prioridade de Risco) Fonte: KARDEC e NASCIF, 2001, p.116.
26 Segundo KARDEC e NASCIF (2001), o FMEA focaliza a detecção de falhas potenciais e suas causas. Ou seja, quais ações podem ser tomadas para evitar problemas futuros e prejuízos antes que aconteçam. Porém, para a Manutenção, a aplicação mais vantajosa ocorre na avaliação de falhas já ocorridas. Outra ferramenta utilizada para priorização e problemas é a Matriz G.U.T. que será explanada no próximo item. 2.3.2 Matriz G.U.T. Gravidade, Urgência e Tendência A matriz G.U.T. é uma das ferramentas usadas como apoio à tomada de decisão na eliminação de problemas. O método consiste na priorização de tarefas, serviços ou problemas devem ser solucionados dando o devido grau de importância a cada um e identificando quais devem ter prioridade no atendidento/solução. A técnica G.U.T. foi desenvolvida para orientar decisões mais complexas que envolvam vários problemas ou alternativas de solução. No caso dos serviços de manutenção a matriz G.U.T. pode ser utilizada como ferramenta de apoio a priorização de reparos, ou seja, definir quais trabalhos devem ser realizados com maior brevidade e quais podem ser postergados. Para MARSHAL et al (2006) a matriz G.U.T. é a representação de problemas ou riscos potenciais através de quantificações que buscam estabelecer prioridades para abordálos, visando minimizar impactos. A priorização é obtida com três conceitos básicos: Gravidade (G): definição da gravidade da falha ou desvio, ou seja, quais os prejuízos, financeiros, á segurança das pessoas, meio ambiente, materiais e etc, podem acarretar o problema se não for devidamente solucionado. Urgência (U): definição do tempo disponível para solução do problema antes que a falha ocorra. Tendência (T): definição da tendência de evolução do problema, ou seja, devese verificar se o problema pode e evoluir ao longo do tempo piorando a situação atual A Prioridade é obtida pelo produto dos valores atribuídos para gravidade, urgência e Tendência. Quanto maior o valor obtido maior será a prioridade.
27 Prioridade = Gravidade Urgência Tendência A figura 5 apresenta os valores atribuídos para cada parâmetro: Total Gravidade Urgência Tendência 10 Extremamente grave 8 Muito grave 6 Grave 3 Pouco grave Ação imediata Com alguma urgência O mais cedo possível Pode esperar um pouco Piorar rapidamente Piorar em pouco tempo Piorar a médio prazo Piorar a longo prazo 1 Sem gravidade Não tem pressa Não vai piorar Figura 5: Valores atribuídos aos parâmetros da Matriz G.U.T. Fonte: ZVIRTES, 2009, p.19. A figura 6 apresenta um modelo de Matriz G.U.T. Problema Gravidade Urgência Tendência Total A B C D Figura 6: Modelo de Matriz G.U.T Fonte: ZVIRTES, 2009, p.21.
3 METODOLOGIA DA PESQUISA Este trabalho foi realizado no modelo de pesquisa-ação. Através do uso de planilhas eletrônicas, buscou-se o desenvolvimento de uma ferramenta de apoio ao planejamento e acompanhamento de serviços solicitados através de Recomendações de Inspeção. Segundo Franco (2005) Se alguém opta por trabalhar com pesquisa-ação, por certo tem a convicção de que pesquisa e ação podem e devem caminhar juntas quando se pretende a transformação da prática. THIOLLENT apud GIL (1995, p.60) define pesquisa-ação como:...um tipo de pesquisa com base empírica que é concebida e realizada em estreita associação com uma ação ou com a resolução de um problema coletivo e no qual os pesquisadores e participantes representativos da situação ou problema estão envolvidos de modo cooperativo ou participativo. FRANCO (2005) observa que a pesquisa-ação no Brasil é aplicada com pelo menos três conceituações diferentes: Quando a busca de transformação é solicitada pelo grupo de referência à equipe de pesquisadores, a pesquisa tem sido conceituada como pesquisa-ação colaborativa; Se essa transformação é percebida como necessária a partir dos trabalhos iniciais do pesquisador com o grupo; Se, ao contrário, a transformação é previamente planejada, sem a participação dos sujeitos, e apenas o pesquisador acompanhará os efeitos e avaliará os resultados de sua aplicação, essa pesquisa perde o qualificativo de pesquisaação crítica, podendo ser denominada de pesquisa-ação estratégica. GIL (1995) observa que o planejamento da pesquisa-ação difere significativamente de outros tipos de pesquisas não só pela flexibilidade, mas também porque envolve ação dos pesquisadores. Além disso, observa que na pesquisa-ação ocorre um constante vai e vem entre as fases e apresenta alguns conjuntos de ações que embora não ordenados no tempo podem ser considerados fases da pesquisa: 1. Fase exploratória 2. Formulação do problema 3. Construção de hipóteses
29 4. Realização do seminário 5. Seleção da amostra 6. Coleta de dados 7. Análise e interpretação dos dados 8. Elaboração do plano de ação 9. Divulgação dos resultados Já THIOLLENT (1997) destaca quatro grandes fases da pesquisa-ação: 1. Fase exploratória 2. Fase de pesquisa aprofundada 3. Fase de ação 4. Fase de avaliação seguir: Esta proposição foi adotada para realização deste estudo, atendo-se às fases descritas à 3.1 FASE EXPLORATÓRIA - ANÁLISE E DIAGNÓSTICO DA SITUAÇÃO ATUAL Foi verificado que os pontos fracos na gestão de Recomendações de Inspeção são os seguintes: Existência de grande quantidade de Recomendações Pendentes e falta de um modelo eficiente de hierarquização levando em conta aspectos de integridade e risco com a ótica do órgão de inspeção. Dificuldade por parte dos planejadores de localização e agrupamento das Recomendações de Inspeção em categorias de trabalhos semelhantes, localização física, identificação de serviços para paradas parciais da unidade nos equipamentos e tubulações atingidos. Falta de uma ferramenta para acompanhamento eficiente da evolução dos processos de degradação dos componentes de equipamentos com solicitação de reparos através de Recomendações de Inspeção.
30 3.2 FASE DE PESQUISA APROFUNDADA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Na revisão bibliográfica buscou-se na literatura elementos teóricos para solução dos problemas levantados na fase exploratória e que se encontram transcritos no capitulo 2 deste trabalho. 3.3 FASE AÇÃO ELABORAÇÃO DE UMA FERRAMENTA PARA HIERARQUIZA- ÇÃO E MONITORAÇÃO DE RECOMENDAÇÕES DE INSPEÇÃO Nesta fase foi desenvolvida uma ferramenta de apoio à gestão dos trabalhos de inspeção e manutenção referentes a Recomendações de Inspeção com base nos problemas levantados e revisão bibliográfica sendo que os resultados encontram-se demonstrados no capítulo 4 deste trabalho.
4 DESENVOLVIMETO 4.1 APRESENTAÇÃO DA UNIDADE A unidade onde foi desenvolvida a ferramenta é uma plataforma de produção de petróleo do tipo semi-flutuante, localizada da Bacia de Campos, com aproximadamente trinta anos de operação. A possibilidade do desenvolvimento da ferramenta de hierarquização em uma plataforma de petróleo com tempo de operação relativamente alto tem algumas vantagens que facilitaram o trabalho: o processo produtivo é relativamente simples, existe um histórico e bom conhecimento referente aos mecanismos de danos, modos de falha e conseqüência das falhas, o que possibilita uma melhor avaliação e comparação de dados Para analisar e aprimorar a gestão dos serviços de manutenção oriundos de Recomendações de Inspeção é importante compreender o fluxo das ações e informações neste processo que será apresentado no próximo item. 4.2 FLUXO DE AÇÕES E INFORMAÇÕES DA RECOMENDAÇÃO DE INSPEÇÃO Desde a detecção até o atendimento de uma recomendação de inspeção existe um fluxo de ações, que pode variar um pouco de unidade para unidade, mas de uma maneira geral tem a mesma sequência. Na figura 7 é apresentado um fluxograma simplificado desta rotina. A Recomendação de Inspeção para reparos geralmente pode ser emitida em duas situações: em inspeções periódicas programadas ou em inspeções extraordinárias. Após realização das inspeções é emitido um relatório de inspeção e caso sejam necessárias as Recomendações de Inspeção, o órgão responsável pela operação as recebe e avalia se os serviços podem ser realizados durante a campanha da unidade ou só podem ser executados durante as paradas gerais. Definida a condição de execução do serviço, as recomendações de parada são enviadas para um grupo de planejamento de paradas e as recomendações que podem ser executadas em campanha para o planejamento normal. Após conclusão dos trabalhos, o órgão responsável pela inspeção avalia o trabalho e procede à quitação do serviço, e caso o trabalho não atenda à Recomendação de Inspeção é efetuada a devolução para manutenção que deve eliminar as pendências para a quitação.
32 Figura 7: Fluxograma Simplificado da Recomendação de Inspeção Fonte: primária 4.3 PLANILHA PARA HIRARQUIZAÇÃO E MONITORAÇÃO DE RECOMENDAÇÕES DE INSPEÇÃO Com a finalidade de melhorar a gestão e tomadas de decisão referentes ao planejamento e monitoração de serviços de reparos solicitados através de Recomendações de Inspeção foi criada uma ferramenta utilizando-se de planilhas eletrônicas, com uso do Microsoft Excel 2007. As planilhas foram concebidas de forma a possibilitar a hierarquização dos serviços, tendo como base o risco potencial que a falha dos componentes pode acarretar. Além disto, a ferramenta facilitará a identificação de serviços e problemas comuns, através do uso de filtros, como será demonstrado no decorrer deste trabalho. O modelo foi elaborado a partir da adaptação da ferramenta FMEA, matriz G.U.T., e conceitos do API RP 580 e API RP 571. Também foram inseridos elementos que possibilitem a filtragem das informações, de modo a permitir a organização por categorias de serviços, localização e sistemas a que pertencem os equipamentos, como poderá ser observado no decorrer do trabalho.
33 Antes de discorrer sobre o trabalho valem alguns comentários sobre as premissas básicas que orientaram a elaboração deste estudo, bem como avaliações sobre a atividade de inspeção de equipamentos nas indústrias do petróleo, química e petroquímica. Em primeiro lugar o objetivo da ferramenta é a de melhorar à gestão dos serviços de manutenção solicitados através de Recomendações de Inspeção. Os órgãos responsáveis pela inspeção de equipamentos têm, desde seu surgimento, uma postura de vanguarda, como foi visto no Capítulo N⁰ 2, em relação aos processos de melhoria da confiabilidade das unidades de produção. Este processo de melhoria contínua só é possível graças ao espírito investigativo que, de um modo geral, está intrinsecamente ligado à atividade de Inspeção de Equipamentos, e que possibilita a detecção de mecanismos de falha no seu estágio inicial. Com isto as proposições de melhorias e ações corretivas têm uma base técnica confiável. Sendo assim, neste trabalho, parte-se do pressuposto que os serviços solicitados nas Recomendações de Inspeção já passaram pelo ciclo de avaliação técnica, definição de causa efeito e representam a solução mais adequada para bloqueá-las. Tendo então como premissa básica que as soluções já foram definidas de forma adequada, passa-se para a próxima etapa que é a gestão e acompanhamento da efetivação da implantação de tais medidas. Neste contexto surge a problemática que neste trabalho procurou-se tratar: a elaboração de uma ferramenta de apoio para gestão de Recomendações de Inspeção. Para tal, foi elaborado um formulário utilizando-se tabelas eletrônicas que possibilitam a aplicação de filtros simultâneos, fórmulas e utilização de planilhas auxiliares. A definição de quais elementos deveriam compor a tabela foi efetuada através de um trabalho conjunto com o Engenheiro de Equipamentos responsável pela unidade e troca de experiência com pessoal responsável pelas áreas de operação e planejamento de manutenção. O formulário, a função de cada elemento da tabela e a função das tabelas auxiliares, bem como a sua utilização serão apresentados nos próximos itens. 4.3.1 Elementos do Formulário Foi elaborado um formulário em forma de tabela utilizando-se as ferramentas do Microsoft Excel 7, ver figuras 8 e 9. Cada elemento e suas respectivas funções serão descritos no decorrer deste item. Para facilitar a explanação, as colunas da tabela foram divididas em subgrupos de acordo com função ou a forma de aquisição de dados nas células.
34 A. Colunas cujas células são alimentadas através de texto livre e têm caráter informativo e de consulta; B. Colunas cujas células são alimentadas através de texto livre e têm caráter informativo e de consulta e com formatação condicional; C. Colunas cujas células são alimentadas através de textos prefixados em tabelas auxiliares; D. Colunas cujas células são alimentadas através de textos prefixados em tabelas auxiliares cujos dados serão utilizados para geração de valores em outras células; E. Colunas cujas células apresentam resultados referentes aos valores introduzidos em outras células através de fórmulas; F. Colunas cujas células são alimentadas através de textos prefixados em tabelas auxiliares e com formatação condicional.
35 Figura 8: Elementos do formulário (continua na figura 9). Fonte: primária.
36 Figura 9: Elementos do formulário (continuação da figura 8) Fonte: primária.
4.3.1.1 Colunas cujas células são alimentadas através de texto livre e têm caráter informativo e de consulta As colunas com texto livre são utilizadas para inserção de informações importantes que possibilitam ao usuário uma visão global das tarefas, datas, links e etc. 37 UNIDADE: Identifica a unidade de processo ou produção à que pertence o equipamento. TAG: Identifica o número de identificação do equipamento ou sistema. NOTA: Refere-se ao número da Recomendação de Inspeção gerado pelo órgão de inspeção. MEDIDA: Uma Recomendação de Inspeção pode ser composta por um único item ou vários itens, a medida refere-se ao número do item da respectiva Recomendação de Inspeção. RESUMO REPARO/SERVIÇO: Trata-se de um texto resumido sobre a ação solicitada na recomendação de inspeção, sem detalhamentos e tem o objetivo de informar, de forma rápida, qual o trabalho a ser efetuado. TEXTO COMPLETO: Reprodução do texto completo da Recomendação de Inspeção e tem com objetivo informar o planejador, de forma detalhada quanto aos serviços solicitados. IMAGEM: Indica o nome do arquivo ou link das imagens como fotos, croquis, isométricos de tubulações, relacionadas às tarefas a serem executadas. O objetivo é possibilitar a localização das imagens que identifiquem o problema apresentado na Recomendação de Inspeção de uma forma rápida.
38 DATA DA EMISSÃO: Informa a data em que foi emitida a Recomendação de Inspeção. DATA DA ÚLTIMA MONITORAÇÃO: Informa a data da última verificação/avaliação da evolução do dano ou processo de deterioração, caso o órgão de inspeção a tenha realizado. 4.3.1.2 Colunas cujas células são alimentadas através de texto livre e têm caráter informativo e de consulta e com formatação condicional Nestas colunas foi utilizada a ferramenta de formatação condicional para datas. Com este recurso o preenchimento da coluna tem sua cor alterada automaticamente e emite um alerta visual ao usuário através de cores, o que facilita identificação e aplicação de filtros por cor. DATA LIMITE: Informa a data limite para atendimento da Recomendação de Inspeção. Possui formatação condicional para datas vencidas (vermelho) e vencimentos nos próximos 30 dias (laranja). O objetivo é de facilitar a identificação pelos usuários dos serviços vencidos e a vencer no próximo mês. 4.3.1.3 Colunas cujas células são alimentadas através de textos prefixados em tabelas auxiliares Estas colunas foram introduzidas para possibilitar uma ação de seleção através do uso de filtros. O objetivo é possibilitar uma busca rápida e eficaz para agrupamentos de elementos similares, no item 4.3.2 este tópico será tratado em detalhes. Nestas colunas só é possível inserir dados com validação pré-definida, onde a inserção de um menu suspenso facilita a seleção de dados pré-definidos. Esta opção visa evitar erros de digitação que levem a problemas futuros na aplicação dos filtros e seleção, ver figura 10.
39 Figura 10: Validação de dados Fonte: primária. A seguir serão apresentadas as colunas que seguem este padrão e as respectivas funções: TIPO: Identifica o tipo do equipamento como vaso de pressão, caldeira, tubulação, turco de embarcações salva vidas, tanques de armazenamento de produtos, tochas, guindastes, PSV, estruturas e etc. Foi criada uma tabela auxiliar, ver figura 11, onde a coluna sigla é utilizada para validação de dados. Caso o usuário tenha dúvidas pode consultar a tabela auxiliar e confirmar o tipo de equipamento a que se refere a sigla. TIPO DO EQUIPAMENTO VASO DE PRESSÃO PERMUTADOR DE CALOR REATOR FILTRO TANQUE ATMOSFÉRICO TUBULAÇÃO FLARE CALDEIRA DE VAPOR FORNO VÁLVULA DE SEGURANÇA/ALÍVIO SIGLA VP VP (P) VP (R) VP (FT) TQ TUB FL CAL F PSV Figura 11: Exemplo de tabela auxiliar para tipo de equipamentos. Fonte: primária.
40 LOCALIZAÇÃO: Indica a localização física do equipamento ou, em caso de tubulações, a localização do local de reparo, conforme planta da unidade. É utilizada como filtro para apoio ao planejamento de recomendações de inspeção e também pode ser utilizada pela inspeção para identificação de possíveis padrões de incidência de certos tipos de defeitos. Criou-se uma tabela auxiliar, ver figura 12, onde a coluna sigla é utilizada para validação de dados. Caso o usuário tenha dúvidas pode consultar a tabela auxiliar e confirmar a descrição completa da localização a que se refere a sigla, além disto, pode-se criar uma tabela com o link com as plantas de localização para facilitar a identificação do local, ver figura 13. Figura 12: Exemplo de quadro com identificação das subáreas Fonte: primária
41 A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10 A11 A12 Figura 13: Exemplo de planta da unidade dividida em subáreas Fonte: primária SISTEMA: Indica o sistema em que está inserido o equipamento ou tubulação. Entende-se por sistema, neste trabalho, o conjunto de equipamentos, acessórios e tubulações que têm uma função específica e características operacionais similares (tipo do fluído, função do fluído no processo, função do equipamento na unidade e etc). SUBSISTEMA: Indica um conglomerado de equipamentos que podem ou não pertencer ao mesmo sistema, porém tem como característica peculiar a de fazer parte de um processo que pode ser parado, isolado e seus equipamentos disponibilizados para manutenção/inspeção ao mesmo tempo, sem que haja necessidade de parada total da produção. Para melhor esclarecimento pode-se citar uma plataforma que possua duas ou mais unidades de compressão de gás. Nestas unidades temos equipamentos que pertencem ao sistema de compressão de gás e sistemas auxiliares como óleo lubrificante, óleo de selagem, água de resfriamento, flare, ar comprimido e etc. Caso esses equipamentos pertencentes a estes sistemas possam ser isolados durante uma eventual parada da unidade de compressão A e caso essa parada possa ser realizada sem a parada total da unidade de processo, será definido o SUBSISTEMA Compressor A. A finalidade desta definição é a de facilitar a localização das recomendações de inspeção e planejamento de execução durante estes eventos. LIBERAÇÃO: Informa em que situação operacional o equipamento ou tubulação pode ser liberado para execução do trabalho. Por situação operacional entende-se se o serviço pode ser
42 realizado em campanha, sem a parada do equipamento ou tubulação; com a parada do equipamento; somente com a parada do sistema ou subsistema ou se o serviço só poderá ser realizado durante a parada geral da unidade. Esta informação é de responsabilidade dos órgãos operacionais. DISCIPLINA: Informa que tipo de atividade de manutenção está relacionado o reparo ou serviço solicitado. Esta informação é importante para o planejamento visto que a priorização dos trabalhos através de índices de criticidade torna-se mais expressiva se a comparação for efetuada dentro da mesma atividade de manutenção, uma vez que os recursos humanos e materiais necessários não são os mesmos. A figura 14 apresenta uma tabela auxiliar utilizada para validação de dados contendo uma série de atividades de manutenção. Figura 14: Exemplo de quadro das disciplinas de manutenção Fonte: primária PROCESSO EVOLUTIVO: Esta coluna informa se o defeito que gerou a Recomendação de Inspeção evolui ao longo do tempo ou não. Só existem duas opções no menu suspenso: S indica que o processo é evolutivo e N que não é. Para ficar claro pode-se citar dois exemplos distintos para cada situação. Uma redução de espessura causada por mecanismo de dano erosão corrosão-erosão tem a característica de
43 evoluir em função do tempo, já uma identificação incorreta de categoria ou TAG de um determinado equipamento não se modifica ao longo do tempo. Esta informação é importante para o planejamento das atividades de monitoramento de problemas detectados por parte do órgão de inspeção. AÇÃO MITIGADORA: Esta coluna informa se alguma ação foi tomada visando retardar o processo de deterioração ou minimizar o impacto em caso de falhas. Só existem duas opções no menu suspenso, S indica que alguma ação mitigadora foi tomada e N que não foi tomada nenhuma ação. NECESSIDADE DE MONITORAÇÃO: Nesta coluna é indicado se há necessidade de monitoração do defeito até que a Recomendação de Inspeção seja executada. Só existem duas opções no menu suspenso: S indica que há necessidade de monitoração e N que não há necessidade. 4.3.1.4 Colunas cujas células são alimentadas através de textos prefixados em tabelas auxiliares cuja os dados serão utilizados para geração de valores em outras células Estas colunas têm a mesma característica das colunas indicadas no item 4.2.1.3, com o diferencial de suas células alimentarem fórmulas que irão gerar resultados para outras células. FLUÍDO SERVIÇO: Indica com que fluído o equipamento opera. No caso de equipamentos que operam com mais de um fluído, como permutadores de calor, será identificado o fluído de maior grau de risco. O fluído é utilizado para cálculo da pontuação para hierarquização através da vinculação de pesos em uma escala que varia de 1 a 10, sendo 1 para condição menos crítica e 10 para a mais critica. Os valores são definidos por comparação em função de uma eventual falha de contenção e possíveis conseqüências. Para equipamentos ou partes do equipamento que não operam com contenção de fluídos, deve ser utilizado o serviço.
44 A figura 15 apresenta um exemplo de tabela auxiliar contendo o fluído ou serviço e seus respectivos pesos. Maiores detalhes sobre os critérios utilizados para inclusão do fluído no cálculo da pontuação, serão explicitados no item 4.3.1.5 PONTUAÇÃO. Figura 15: Exemplo de tabela auxiliar contendo fluído e respectivo peso Fonte: primária CATEGORIA CLASSE: A categoria indica de forma direta ou indireta a faixa de pressão a que o equipamento esta submetido. Para partes não sujeitas à pressão podem ser definidas classes em função do tipo de equipamento e/ou sua função em termos de segurança, acesso, entre outros. A CATEGORIA CLASSE é utilizada para cálculo da pontuação para hierarquização através da vinculação de pesos em uma escala que varia de 1 a 10, sendo 1 para condição menos crítica e 10 para a mais critica. Os valores são definidos por comparação em função de uma eventual falha de contenção ou falha do componente e possíveis conseqüências. A figura 16 apresenta um exemplo de tabela auxiliar contendo as categorias ou classes e seus respectivos pesos. Maiores detalhes sobre os critérios utilizados para inclusão destes elementos no calculo da pontuação, serão explicitados no item 4.3.1.5 PONTUAÇÃO.
45 Figura 16: Exemplo de tabela auxiliar contendo a categoria ou classe e respectivo peso Fonte: primária SEVERIDADE e IMPACTO: A severidade esta relacionada à probabilidade de que uma falha ocorra e o impacto à conseqüência da falha. Aqui não serão discutidos os critérios para esta avaliação e será levado em conta, que os órgãos de inspeção possuem experiência e métodos para esta avaliação. Neste trabalho foram sugeridos quatro níveis de severidade e de impacto, que já são utilizados pela equipe de inspeção na unidade em que foi elaborado o modelo, e atribuídos pesos para cada nível conforme indicado na figura 17. Figura 17: Exemplo de tabela auxiliar contendo a severidade e o impacto e respectivos pesos Fonte: primária
46 A severidade e o impacto são utilizados na geração de dois valores: PONTUAÇÃO que será detalhada no item 4.3.1.5; PRIORIDADE NOVA que também será detalhada no item 4.3.1.5. MECANISMO DE DANO: Nesta coluna é identificado o principal mecanismo de dano que agiu no componente. Na revisão bibliográfica, item 2.1.1 deste trabalho, são apresentados os principais mecanismos de dano e respectivas definições. É importante ressaltar que cada unidade deve elaborar a planilha auxiliar indicando os mecanismos de dano que efetivamente atuam nos seus equipamentos. Como fonte de consulta recomenda-se a utilização do API RP 571, histórico da unidade e experiências adquiridas ao longo da vida dos equipamentos. O mecanismo de dano é utilizado na geração de dois valores: TIPO DE DANO que será detalhada no item 4.3.1.5; TÉCNICA RECOMENDADA que também será detalhada no item 4.3.1.5. MODO DE FALHA: O modo de falha identifica a conseqüência que o dano provavelmente ocasionará ao equipamento. Na revisão bibliográfica, item 2.1.3 deste trabalho, foram descritos os principais modos de falha e suas respectivas definições. É importante ressaltar que cada unidade deve elaborar planilha auxiliar indicando os modos de falha que efetivamente ocorrem nos seus equipamentos. Como fonte de consulta, recomenda-se a utilização do API RP 571, histórico da unidade e experiências adquiridas ao longo da vida dos equipamentos. O modo de falha é utilizado para cálculo da pontuação para hierarquização através da vinculação de pesos em uma escala que varia de 1 a 10, sendo 1 para condição menos crítica e 10 para a mais critica. Maiores detalhes sobre os critérios utilizados para inclusão destes elementos no cálculo da pontuação serão explicitados no item 4.3.1.5 PONTUAÇÃO. 4.3.1.5 - Colunas cujas células apresentam resultados referentes aos valores introduzidos em outras células Estas colunas apresentam resultados de fórmulas inseridas que têm a finalidade de gerar informações que apóiem o planejamento, conforme descrito a seguir.
47 PRIORIDADE NOVA: A prioridade é definida através de uma matriz de classificação, já utilizada na unidade em que se efetuou o estudo, através do cruzamento da escala de severidade (probabilidade de que a falha ocorra) com a escala de impacto (provável consequência da falha), conforme pode ser observado na figura 18. Figura 18: Exemplo de Matriz de classificação de RTI Fonte: primária A princípio, as colunas SEVERIDADE e IMPACTO devem ser preenchidas com os níveis originais utilizados na emissão da Recomendação de Inspeção, porém estes níveis podem ser modificados em função de novas observações gerando assim valores atualizados. A prioridade é obtida automaticamente através da inserção da função índice do Microsof Excel. TIPO DE DANO e TÉCNICA RECOMENDADA: Estas colunas descrevem o tipo de dano provocado e as técnicas de inspeção mais adequadas para monitoração do defeito. Como foi visto na revisão bibliográfica, capitulo 2, existe uma relação direta entre o mecanismo de dano e o tipo de falha, havendo para cada tipo de falha uma ou mais técnicas de inspeção adequadas. Por exemplo, um processo de fadiga mecânica em materiais metálicos provoca o surgimento de trincas que, geralmente se iniciam na superfície, em pontos de concentração de tensão. Para detecção destes defeitos, as técnicas de inspeção recomendadas são: Partículas Magnéticas, para materiais magnéticos, e Líquido Penetrante para materiais magnéticos e não magnéticos. Conhecendo está relação foi possível criar uma tabela auxiliar contendo três colunas, ver figura 19: MECANISMO DE DANO: utilizada para validação de dados da coluna de mesmo nome na planilha principal, conforme já visto no item 4.2.1.4.
48 TIPO DE DANO e TÉCNICA RECOMENDADA: utilizadas para geração de valores das colunas de mesmos nomes na planilha principal através da inserção de fórmula de teste lógico do Microsoft Excel, ver figuras 19 e 20. Figura 19: Exemplo de tabela auxiliar contendo mecanismo de dano, tipo de dano e técnica recomendada Fonte: primária Figura 20: Teste Lógico Fonte: primária
49 PONTUAÇÃO: As bases teóricas para a definição do cálculo da pontuação foram estudadas no capítulo 2, revisão bibliográfica, e foram desenvolvidas á partir das ferramentas FMEA e Matriz G.U.T. O FMEA é uma ferramenta para hierarquização de falhas potenciais e fornece recomendações para ações preventivas. Particularmente será abordada a metodologia para cálculo do Índice de Risco (NPR). O NPR é o produto da Frequência pela Gravidade pela Detectabilidade. NPR = Frequência Gravidade Detectabilidade Já na Matriz G.U.T. há a proposição de que seja obtido um valor para prioridade obtido através do produto dos valores atribuídos para Gravidade, Urgência e Tendência. Em ambos os casos, os pesos atribuídos para cada parcela que compõe o cálculo devem ser definidos pelo usuário de acordo com critérios estabelecidos e experiência da unidade. Neste trabalho, será utilizada uma escala que varia de 1 a 10, sendo que 1 para condição menos critica e 10 para a condição mais critica. A PONTUAÇÃO será obtida através do produto das seguintes variáveis: FLUÍDO SERVIÇO; CATEGORIA CLASSE; SEVERIDADE; IMPACTO e MODO DE FALHA. Quanto maior a pontuação obtida, maior o grau de risco de uma falha do componente. A pontuação será utilizada para priorização dos serviços pelo planejador. 4.3.1.6 - Colunas cujas células são alimentadas através de textos prefixados em tabelas auxiliares e com formatação condicional Estas colunas apresentam as mesmas características das colunas indicadas no item 4.3.1.3, com o diferencial de possuírem formatação condicional na cor do preenchimento que indique divergência entre o valor atribuído na coluna e o valor calculado em outro local da planilha. Com este recurso o preenchimento da coluna tem sua cor alterada automaticamente e emite um alerta visual ao usuário sinalizando a necessidade de verificação. PRIORIDADE NO SISTEMA: A prioridade da Recomendação de Inspeção é definida pelo órgão de inspeção e, geralmente, pode ser obtida através de matrizes que levam em consideração a severidade e o impacto da falha. A prioridade indica o tempo para execução do reparo, de uma forma
50 superficial pode-se dizer que as recomendações têm as seguintes prioridades: execução imediata, de curto prazo, médio prazo e longo prazo. A prioridade deve ser utilizada como filtro para apoio ao planejamento de recomendações de inspeção e através da coluna. Foi introduzida uma formatação condicional para a cor de preenchimento indicando em vermelho quando o valor introduzido nesta coluna ( PRIORIDADE NO SISTEMA ) é diferente do valor calculado na coluna PRIORIDADE NOVA. 4.3.2 Utilização da Planilha O preenchimento da planilha deve ser de responsabilidade do órgão de inspeção, com exceção LOCALIZAÇÃO, SISTEMA, SUBSISTEMA e LIBERAÇÃO que são de competência do órgão responsável pela operação da planta. Basicamente são previstos usos da planinha em duas situações distintas, apoio no planejamento de manutenção e apoio ao monitoramento pela inspeção. A ferramenta foi elaborada para permitir uma visão global do sistema e utilização de seleção através de filtros, o que possibilita o agrupamento das Recomendações de Inspeção em características comuns. Para planejamento de manutenção a planilha permite: A ordenação das Recomendações de Inspeção de acordo com a pontuação atribuída a cada uma. Com isso o planejador consegue visualizar de forma rápida e eficiente quais serviços são prioritários. Vale salientar que para que a comparação seja eficiente, a mesma deve ser realizada entre serviços pertencentes à mesma DISCIPLINA, ou seja, mesmo tipo de atividade de manutenção. Na figura 21 é apresentada simulação da aplicação de filtros e ordenação para orientação no planejamento de serviços de pintura. No caso de paradas de SUBSISTEMAS permite-se a seleção de todas as Recomendações de Inspeção pertencentes a este SUBSISTEMA e ordenadas de acordo com a respectiva pontuação. Com isso é facilitado o trabalho do planejador que identifica de forma rápida as Recomendações de Inspeção pendentes do SUBSISTEMA e orienta as ações de priorização através da PONTUAÇÃO calculada para cada serviço.
51 Figura 21: Aplicação de filtros e ordenação para orientação em serviços de pintura Fonte: primária Outra aplicação de filtros interessante para o planejamento de manutenção é a possibilidade de identificação de serviços semelhantes em áreas próximas. Por exemplo: foi identificada uma Recomendação de Inspeção para pintura com pontuação elevada, localizada em uma determinada subárea, o planejador pode selecionar todas as recomendações de pintura localizadas nas proximidades e optar por planejar a execução visando a otimização de recursos, independente da pontuação das demais. 4.3.3 Utilização para monitoração das Recomendações de Inspeção Para monitoração das Recomendações de Inspeção deve-se levar em conta que os serviços que não atingiram a data limite não necessitam de monitoração até o vencimento e que serviços solicitados para problemas que não apresentam um aspecto evolutivo também não necessitam de monitoração. Desta forma, o órgão responsável pela inspeção pode efetuar filtros, buscando a existência de serviços com data limite vencida e que possuam necessidade de monitoração. A coluna DATA LIMITE foi elaborada de modo que suas células possuam formatação condicional, onde datas vencidas terão o preenchimento em vermelho e recomendações com previsão de vencimento nos próximos 30 dias, terão o preenchimento em laranja. Isto possibilita a fácil visualização e também aplicação de filtros por cor. Na figura 22
52 é apresentada simulação da aplicação de filtros para orientação no auxilio do levantamento de necessidade de monitoração. Além disto foi criada uma coluna que indica a técnica de inspeção recomendada para monitoração do defeito que tem a função de orientar o planejamento dos serviços. Figura 22: Aplicação de filtros e ordenação para monitoração de recomendações Fonte: primária Outra possibilidade de uso é de caráter investigativo, por exemplo: os sistemas de tubulações são complexos e compreendem grande extensões de tubulação, pode-se através do uso simultâneos verificar quais os mecanismos de dano que têm provocado maior número de reparos e se esta condição se concentra em alguma região física delimitada ou encontra-se distribuída aleatoreamente pela planta.