confiabilildade
-
Upload
erlandson-de-lima -
Category
Documents
-
view
219 -
download
0
Transcript of confiabilildade
-
8/12/2019 confiabilildade
1/149
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA
MESTRADO EM ENGENHARIA ELTRICA
MANUTENO CENTRADA EM CONFIABILIDADE APLICADA A
SISTEMAS ELTRICOS: UMA PROPOSTA PARA USO DE ANLISE
DE RISCO NO DIAGRAMA DE DECISO
DISSERTAO DE MESTRADO
AUTOR: JOS LUIS OLIVEIRA RAPOSO
ORIENTADOR: PROF. DR. NIRALDO ROBERTO FERREIRA
SALVADOR, BAHIA - BRASIL2004
-
8/12/2019 confiabilildade
2/149
ii
JOS LUIS OLIVEIRA RAPOSO
MANUTENO CENTRADA EM CONFIABILIDADE APLICADA A SISTEMAS
ELTRICOS: UMA PROPOSTA PARA USO DE ANLISE DE RISCO NODIAGRAMA DE DECISO
Dissertao apresentada ao Programa de Ps-graduao em Engenharia Eltrica daUniversidade Federal da Bahia como requisito
parcial para obteno do ttulo de Mestre emEngenharia Eltrica.
SALVADOR, BAHIA - BRASIL2004
-
8/12/2019 confiabilildade
3/149
iii
MANUTENO CENTRADA EM CONFIABILIDADE APLICADA A SISTEMAS
ELTRICOS: UMA PROPOSTA PARA USO DE ANLISE DE RISCO NO
DIAGRAMA DE DECISO
JOS LUIS OLIVEIRA RAPOSO
Esta dissertao foi julgada adequada para obteno do ttulo de Mestre em
Engenharia Eltrica e aprovada em sua forma final pelo Programa de Ps-graduao doDepartamento de Engenharia Eltrica.
________________________________________Prof. Amauri Oliveira, Dr.Coordenador do Programa
BANCA EXAMINADORA:
__________________________________________Prof. Niraldo Roberto Ferreira, Dr.
Orientador -Universidade Federal da Bahia (UFBA)
__________________________________________
Prof. Edgardo Guillermo Camacho Palomino, Dr.
Examinador Interno - Universidade Federal da Bahia (UFBA)
__________________________________________
Prof. Paulo Fernando Ferreira Frutuoso e Melo, Dr.Examinador Externo - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
Salvador, 03 de dezembro de 2004
-
8/12/2019 confiabilildade
4/149
iv
Ficha catalogrfica elaborada pela Biblioteca Bernadete Sinay Neves, Escola Politcnicada Universidade Federal da Bahia
Raposo, Jos Luis OliveiraR219m Manuteno centrada em confiabilidade aplicada a sistemas eltricos: uma proposta
para uso de anlise de risco no diagrama de deciso. / Jos Luis Oliveira Raposo. -Salvador, 2005.
134 f. : il.
Orientador: Prof. Dr. Niraldo Roberto Ferreira.Dissertao (mestrado) - Escola Politcnica, Universidade Federal da Bahia,
2005.
1. Sistemas eltricos. 2. Sistemas de energia eltrica - Proteo. I. UniversidadeFederal da Bahia. Escola Politcnica. II. Ferreira, Niraldo Roberto. III. Ttulo.
CDD 20.ed. 621.317
-
8/12/2019 confiabilildade
5/149
v
A Deus, pela sua presena constante na minha
vida.
A minha esposa Socorro e aos meus filhos,
Gabriela e Luis Henrique, pela compreenso eincentivo nos momentos que exigiram dedicao
ao trabalho.
Aos meus pais Osvaldo e Maria Lcia, pelo
incentivo e dedicao educao de seus filhos,
base de todo este trabalho.
Profa M.Sc. Maria Jos de Freitas Mendes, pelo
incentivo em momentos importantes nas etapas do
trabalho.
-
8/12/2019 confiabilildade
6/149
vi
AGRADECIMENTOS
O autor deseja registrar os agradecimentos queles que contribuiram para tornar
realidade este projeto.
Ao Prof. Dr. Niraldo Roberto Ferreira, por sua orientao e incentivo durante o curso
de mestrado do Departamento de Engenharia Eltrica.
Ao Eng. M.Sc. Jaime Eduardo Pinto Lima da DET NORSKE VERITAS, pelos
comentrios e colaborao durante a realizao do trabalho.
Ao Eng. M.Sc. Salomo David de Arajo Alves Ferreira, pela sua colaborao e
incentivo com o fornecimento de material didtico.
Aos demais componentes da equipe de trabalho do MCC do TG-8301: Rogria Q. deOliveira, Andrei G. Fraga, Ana Cleude R. da Silva, Adalberto S. Magalhes, Antnio Cardoso
Pereira, Flvio Rony Ribeiro, Joo Rosa e Flvio L. B. Diniz.
PETROBRAS, uma prova da capacitao tcnica da engenharia brasileira, pelo
reconhecimento e oportunidade para realizar este trabalho.
-
8/12/2019 confiabilildade
7/149
vii
RESUMO
Manuteno Centrada em Confiabilidade (MCC) , em ingls Reliability Centered
Maintenance (RCM), um enfoque sistemtico para o planejamento da manuteno,
considerando aspectos de confiabilidade. Inmeros benefcios so apresentados na literatura
decorrentes da aplicao da MCC em programas de manuteno. H diversos casos de
sucesso na sua aplicao, inclusive em programas de manuteno de sistemas e equipamentos
eltricos. Entre os principais benefcios proporcionados pelo uso da Manuteno Centrada na
Confiabilidade tem-se: reduo das atividades de manuteno preventiva, reduo dos custos
dos programas de manuteno, aumento da disponibilidade dos sistemas, aumento da vida til
dos equipamentos, reduo do nmero de itens de sobressalentes, especializao de pessoas emotivao para o trabalho em equipe.
Apesar de reconhecidamente vantajosa quanto a sua aplicao, estudos realizados
indicaram a possibilidade de acrescentar melhorias na sistemtica da MCC. As melhorias
citadas na bibliografia consultada mostram, por exemplo: a necessidade da MCC ser apoiada
atravs de modelos probabilsticos na definio das estratgias de manuteno, alguns pontos
falhos da MCC no tratamento dos riscos de segurana envolvidos em atividades de
manuteno, a existncia de um vazio entre a MCC e a anlise de riscos, a falta de umalgica detalhada na determinao do intervalo apropriado para realizar cada tarefa de
manuteno escolhida, ficando o mesmo dependente da experincia do analista, incertezas
envolvidas durante o seu uso, a necessidade de comparar a eficincia relativa de cada ttica de
manuteno possvel, a falta de desenvolvimento de conhecimento dos especialistas
envolvidos na sistemtica e a possibilidade de erros decorrentes da adoo de premissas falsas
no incio do trabalho de MCC.
Este trabalho de dissertao mostra uma aplicao da Manuteno Centrada emConfiabilidade no sistema eltrico de uma unidade industrial de grande porte com introduo
de melhorias na sua metodologia. A contribuio ao mtodo resultou da identificao e
implementao de uma ferramenta que pudesse agregar melhorias na sistemtica tradicional
da MCC, de modo a reduzir sua dependncia de julgamentos subjetivos do especialista na
etapa de classificao dos modos de falha no diagrama de deciso, criando mecanismos que
auxiliem a definio da existncia de impacto na segurana industrial, sade ou meio
ambiente. Lista de verificao e Anlise Preliminar de Riscos foram introduzidas na
sistemtica estabelecendo um elo com o diagrama de deciso da metodologia.
-
8/12/2019 confiabilildade
8/149
viii
ABSTRACT
Reliability Centered Maintenance (RCM) is a sistematic approach to maintenance
planning, regarding reliability aspects. Several benefits are presented in the bibliography in
consequence of RCM aplications on maintenance programs. Many successful cases have
been found including electrical equipments and systems maintenance programs. The decrease
of preventive maintenance activities and maintenance programs cost, increase of system
availability and equipment life time, besides the decrease of spare parts quantity, technicians
specialization and teams work motivation are some of the main benefits caused by the RCM
use.
In spite of being known as an advantageous technique , recent studies pointed thepossibility of adding improvements on RCM methodology. Improvements mentioned in the
searched literature shows the necessity of RCM to be supported by probabilistic models in
the definition of maintenance strategies, some RCM weak spots in safety risks treatment
involved in maintenance activities, the existence of a gap between RCM and hazard
assessment, the lack of a detailed logic to define an appropriated interval to execute each
selected maintenance task becoming dependent on the analyst experience, involved
uncertainties during the use, the necessity to compare the relative efficiency of each possiblemaintenance tactics, the lack of knowledge development of specialists involved in the
systematic and possibility of mistakes caused by false premises in the beginning of RCM
tasks.
This work shows an application of Reliability-Centered Maintenance on an electrical
system of a large size industry with introduction of improvements on its methodology. The
contribution to RCM came from identification and implementation of a tool that could add
improvements on its traditional methods to reduce its dependence on a specialist subjetivejudgment in the failure modes classification stage, creating helpful mechanisms to define the
impact suffered by the environment, health or safety. Checklist and Preliminary Hazard
Analysis were introduced and connected with the RCM logic tree.
-
8/12/2019 confiabilildade
9/149
ix
SUMRIO
Pgina
1 - INTRODUO .................................................................................................................1
1.1 - Objetivos............................................................................................................................3
1.2 - Resultados esperados.........................................................................................................3
2 - CONCEITOS BSICOS.................................................................................................. 4
2.1 - Engenharia da confiabilidade............................................................................................4
2.2 - Conceitos e expresses bsicas..........................................................................................6
2.3 - Distribuies de probabilidade.........................................................................................12
2.4 - Otimizao da manuteno preventiva.............................................................................22
3 - MANUTENO CENTRADA EM CONFIABILIDADE............................................253.1 - Histrico e consideraes iniciais.....................................................................................25
3.2 - Manuteno: conceitos e tipos..........................................................................................27
3.3 - As etapas da MCC............................................................................................................32
3.4 - Estratgias de manuteno na MCC ............................................................................... 33
3.5 - Diagramas da MCC......................................................................................................... 36
4 - TCNICAS PARA ANLISE DE RISCO E CONFIABILIDADE..............................41
4.1 - Conceitos e consideraes iniciais................................................................................... 414.2 - Viso geral das principais tcnicas de anlise de risco.....................................................45
4.3 - Confiabilidade e segurana...............................................................................................60
5- PROPOSTA DE MELHORIA NA METODOLOGIA DA MCC............................... 62
5.1 - Consideraes iniciais..................................................................................................... 62
5.2 - Anlise de risco na manuteno centrada em confiabilidade.......................................... 63
6 - APLICAO DA MCC NO SISTEMA ELTRICO INDUSTRIAL
DE UMA REFINARIA DE PETRLEO............................................................................ 736.1 - Breve histrico do uso da MCC em sistemas eltricos....................................................73
6.2 - Sistema eltrico da Refinaria Landulpho Alves (BA) ....................................................74
6.3 - Caso prtico: programa de manuteno do turbogerador TG-8301.................................75
7 - CONCLUSES E RECOMENDAES.....................................................................126
REFERNCIAS....................................................................................................................128
APNDICES.........................................................................................................................132
-
8/12/2019 confiabilildade
10/149
x
LISTA DE FIGURAS
Pgina
Fig. 2.1: Varivel aleatria continua. (a) FunoF(x) (b) Funof(x) 7
Fig. 2.2 - Funo densidade de falha hipottica e as funes Q(t) eR(t). 8
Fig. 2.3 - Relao grfica entre os parmetros de confiabilidade. 13
Fig. 2.4 - Curvas de taxa de falha (banheira). 14
Fig. 2.5 - Taxa de falha tpica para componentes eletrnicos em funo da idade 15
Fig. 2.6 - Taxa de falha tpica para componentes mecnicos em funo da idade 16
Fig. 2.7 - Taxa de falha tpica para programas de computador em funo da idade 16
Fig. 2.8 - Funo taxa de falha 19
Fig. 2.9 - Curvas de taxa de falha para = 1 e diferentes valores de n 20Fig. 2.10 - Exemplo de curvas de custo anual de manuteno x nvel de manuteno. 24
Fig. 3.1 - Evoluo da manuteno. 26
Fig. 3.2 - Viso geral das abordagens de manuteno. 31
Fig. 3.3 - Diagrama de etapas da MCC. 34
Fig. 3.4 - Padres de falha de equipamentos. 34
Fig. 3.5 - rvore Lgica de Deciso e o Diagrama de Seleo de Tarefas. 37
Fig. 3.6 - Diagrama de deciso da MCC 38Fig. 3.7 - Diagrama de deciso de um processo simplificado de MCC. 39
Fig. 4.1 - Comportamento da curva de riscos com as medidas mitigadoras. 44
Fig. 4.2 - Formulrio tpico de inspeo de segurana. 47
Fig. 4.3 - Formulrio tpico para checklist 49
Fig. 4.4 - Formulrio tpico para elaborao de uma APR. 51
Fig. 4.5 - Matriz tpica para avaliao qualitativa de risco. 51
Fig. 4.6 - Exemplo de lista de desvios para HAZOP. 53Fig. 4.7 - Planilha tpica para elaborao da FMEA. 53
Fig. 4.8 - Exemplo de diagrama de rvore de eventos. 55
Fig. 4.9 - Exemplo de diagrama de rvore de falhas. 56
Fig. 4.10 - Exemplo de diagrama de causa e consequncia. 57
Fig. 6.1 - Diagrama unifilar do sistema eltrico da RLAM 75
Fig. 6.2 - Metodologia da MCC do TG-8301. 77
Fig. 6.3 - Exemplo: Lista de Verificao preenchida 101
Fig. 6.4 - Exemplo: Guia de Avaliao de Risco preenchido 102
-
8/12/2019 confiabilildade
11/149
xi
LISTA DE TABELAS
Pgina
Tab. 5.1 - Designao para o tipo de consequncia 65
Tab. 5.2 - Designao para a extenso da consequncia 66
Tab. 5.3 - Avaliao da severidade da(s) consequncia(s) do modo de falha 67
Tab. 5.4 - Exemplos de valores de Y para consequncias diversas 68
Tab. 5.5 - Categorias de frequncia de risco 69
Tab. 5.6 - Matriz para avaliao do grau de risco 70
Tab. 5.7 - Categoria de risco do modo de falha 71
Tab. 5.8 - Sequncia para aes mitigadoras do risco (tarefas de manuteno) 72
Tab. 6.1 - Anlise funcional do sub-sistema Gerador 78Tab. 6.2 - Matriz componente por falha funcional - sub-sistema Gerador. 79
Tab. 6.3 - Planilha da FMEA - sub-sistema Gerador 80 90
Tab. 6.4 - Diagrama de deciso para seleo de tarefas - sub-sistema Gerador 91 97
Tab. 6.5 - Maior grau de risco avaliado para cada modo de falha - sub-sistema Gerador 99
Tab. 6.6 - Anlise funcional do sub-sistema CA. 105
Tab. 6.7 - Matriz componente por falha funcional - sub-sistema CA. 106
Tab. 6.8 - Planilha da FMEA - Sub-sistema CA. 107 109Tab. 6.9 - Diagrama de deciso para seleo de tarefas - Sub-sistema CA. 110 111
Tab. 6.10 - Maior grau de risco avaliado para cada modo de falha - sub-sistema CA. 112
Tab. 6.11 - Anlise funcional do sub-sistema CC. 113
Tab. 6.12 - Matriz componente por falha funcional do sub-sistema CC. 114
Tab. 6.13 - Planilha da FMEA - sub-sistema CC. 115 117
Tab. 6.14 - Diagrama de deciso para seleo de tarefas - sub-sistema CC. 118 119
Tab. 6.15 - Maior grau de risco avaliado para cada modo de falha - sub-sistema CC 120Tab. 6.16 - Quantidades de falha x tipo de falha 121
Tab. 6.17 - Quantidade de falhas x grau de risco 121
Tab. 6.18 - Quantidades: grau de risco x tipo de falha 121
Tab. 6.19 - Quantidade por tipo de falhas em cada MCC (Grau de risco II e III) 122
Tab. 6.20 - Componentes e modos de falha com grau de risco II 124 125
-
8/12/2019 confiabilildade
12/149
xii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas
AC - Anlise de Causa e Consequncia (Cause-Consequence Analysis)
ACB - Anlise de Custo-Benefcio
AE - Anlise por rvore de Eventos (Event Tree Analysis)
AF - Anlise por rvore de Falhas (Fault Tree Analysis)
AGREE - Advisory Group on the Reliability of Electronic Equipment
AH - Anlise Histrica
AIChE - American Institute of Chemical Engineers
APR - Anlise Preliminar de RiscoAQR - Anlise Quantitativa de Risco
AV - Anlise de Vulnerabilidade (Vulnerability Models)
CA - Corrente Alternada
CC - Corrente Contnua
CCPS - Center for Chemical Process Safety
CEMIG - Companhia Energtica de Minas Gerais
CHESF - Companhia Hidreltrica do So FranciscoCOPEL - Companhia Paranaense de Energia
COPPE - Coordenao do Programa de Ps-graduao de Engenharia da UFRJ
DNV - Det Norske Veritas
EPI - Equipamento de Proteo Individual
EPRI - Electric Power Research Institute
FMEA - Anlise de Modos de Falha e Efeitos (Failure Modes and Effect Analysis)
GLP - Gs Liquefeito de PetrleoHAZOP - Anlise de Perigos e Operabilidade (Hazard and Operability Analysis)
IEEE - Institute of Electrical and Electronic Engineers
KBC - KBC Advanced Technologies Inc.
LV - Lista de Verificao
MASSI - Meio Ambiente, Sade Ocupacional e Segurana Industrial
MCC - Manuteno Centrada em Confiabilidade
MIL - Srie de normas americanas para fins militares (U.S. Military Standards)
MTTF - Tempo de vida mdio(Mean Time to Failure)
-
8/12/2019 confiabilildade
13/149
xiii
MTBF - Tempo mdio entre falhas (Mean Time Between Failures)
MTTR- Tempo mdio para reparo (Mean Time to Repair)
MSG - Maintenance Steering Group
PETROBRAS - Petrleo Brasileiro S.A.
PSP - Programa de segurana de processo
RCFA - Anlise de Causa-Raiz de Falha (Root Cause Failure Analysis)
RCM - Reliability-Centered Maintenance
RLAM - Refinaria Landulpho Alves - Mataripe
TG - Turbo-gerador
UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro
UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina
-
8/12/2019 confiabilildade
14/149
xiv
LISTA DE SMBOLOS
Cp - Custo anual de produo;
CM- Custo anual de manuteno preventiva;
Cp- Amostra do custo anual de produo;
CM - Amostra do custo anual de manuteno preventiva;
d(t) - Tempo de manuteno (Down time or mean forced outage time);
D - Disponibilidade;
f (x) ou fdp- funo densidade de probabilidade de uma varivelx;
f(t) - funo densidade de falha, densidade de falha ou funo densidade no tempo t;
fi - frequncia de um tipo de acidente em acidente em potencial;F (x) oufda- funo distribuio acumulada de uma varivelx;
F(t) - funo distribuio de probabilidade de falhas ou funo distribuio acumulada de
falhas no tempo t;
g(t) - funo densidade de probabilidade de tempo de reparo.
h(t) - taxa de falha ou taxa de falha instantnea. Mesmo quez(t).
H(t) - funo de falha acumulada;
k - nmero inteiro;M(t) - funo manutenibilidade ou probabilidade de execuo do reparo no tempo t;
n - nmero inteiro;
N - nmero total de pessoas sob o risco;
ns(t) - nmero de equipamentos sobreviventes;
nf(t) - nmero de equipamentos em falha;
r- taxa de risco calculado;
R(t) - Confiabilidade, funo confiabilidade ou probabilidade de sobrevivncia no tempo t;Q(t) - no confiabilidade de sobrevivncia, probabilidade de falha no tempo t ou funo
distribuio de falha;
t - varivel tempo;
to- perodo timo de manuteno preventiva;
te - tempo esperado para realizar manuteno de emergncia;
ts - tempo esperado para realizar manuteno programada;
u(t)- Tempo de disponibilidade (Up Time);
xi - nmero de mortes em um tipo de acidente em potencial;
-
8/12/2019 confiabilildade
15/149
xv
z(t)- taxa de falha ou taxa de falha instantnea;
(t) - taxa condicional de falha , funo de risco ou taxa de falha em funo do tempo;
(x) - Funo Gama;
- taxa de falha constante;
(t) - taxa de reparos (nmeros de reparos efetuados por total de horas de reparo do
equipamento).
!- fatorial;
-mdia;
- desvio padro;
,, b,c,, n,1, 2,1, 2, , k,p,q- parmetros diversos usados em funes distribuio.
-
8/12/2019 confiabilildade
16/149
1
1 - INTRODUO
Manuteno Centrada em Confiabilidade (MCC) , traduzido da expresso em ingls
Reliability Centered Maintenance (RCM), um enfoque sistemtico para o planejamento da
manuteno, considerando aspectos de confiabilidade. O objetivo desta ferramenta
assegurar que um sistema ou item continue a preencher as suas funes requeridas. A nfase
determinar a manuteno preventiva necessria para manter o sistema funcionando, ao invs
de restaurar o equipamento a uma condio ideal. As tarefas de manuteno so otimizadas
atravs da anlise das conseqncias de suas falhas funcionais (operacionais), sob o ponto de
vista de segurana, meio ambiente, qualidade e custos (LAFRAIA, 2001), (MOUBRAY,
1992).A MCC comeou a ser desenhada na dcada de 60 com a necessidade de revisar por
que e como aplicar programas de manuteno na indstria aeronutica. Grupos de trabalho
denominados MSG-1, MSG-2 e MSG-3 desenvolveram novas tcnicas para a estruturao de
programas de manuteno preventiva a fim de preservar funes crticas de aeronaves
comerciais. Em 1972, o Departamento de Defesa do Estados Unidos iniciou a utilizao
destas novas tcnicas para aeronaves militares e em 1975 passou a denominar o conceito do
MSG de "Reliability-Centered Maintenance". Em 1978, F. Stanley Nowlan e Howard F. Heapescrevem um relatrio para o Departamento de Defesa americano intitulado "Reliability-
Centered Maintenance". A partir do incio dos anos 80, a MCC comeou a ser utilizada em
estudos pilotos em plantas de gerao de energia nuclear.
Inmeros benefcios so apresentados na literatura decorrentes da aplicao da MCC
em programas de manuteno, por exemplo: reduo das atividades de manuteno
preventiva, reduo dos custos dos programas de manuteno, aumento da disponibilidade
dos sistemas, aumento da vida til dos equipamentos, reduo do nmero de itens desobressalentes, especializao de pessoas e motivao para trabalho em equipe. Diversos
autores como Endrenyi et. al. (2001), D'Addio; Firpo e Savio (1998), Reder e Flaten (2000),
Adjaye (1994) e Bertling; Eriksson e Allan (2000) apresentam casos de sucesso na sua
aplicao, inclusive em programas de manuteno de sistemas e equipamentos eltricos.
Apesar de reconhecidamente vantajosa quanto a sua aplicao, tm sido identificados
pontos para melhorias na sistemtica da MCC. D'Addio; Firpo e Savio (1998) mostram a
necessidade da MCC ser apoiada atravs de modelos probabilsticos na definio das
estratgias de manuteno. Em Hauge e Johnston (2001) e em Hauge (2002), so relacionados
alguns pontos falhos da MCC quando aplicados no programa espacial americano,
-
8/12/2019 confiabilildade
17/149
2
especialmente no tratamento dos riscos de segurana envolvidos em atividades de
manuteno. Os autores apontam a existncia de um vazio entre a MCC e a anlise de riscos.
Tambm identificam a falta de uma lgica detalhada para determinao do intervalo
apropriado para realizar cada tarefa de manuteno escolhida, ficando o mesmo dependente
da experincia do analista. Johnston (2001, 2002a e 2002b), menciona as incertezas
envolvidas durante o uso da MCC, a necessidade de comparar a eficincia relativa de cada
ttica de manuteno possvel, a falta de desenvolvimento do conhecimento dos especialistas
envolvidos na sistemtica e possibilidade de erros decorrentes da adoo de premissas falsas
no incio de trabalho da MCC. Desta forma justificam-se estudos para a introduo de
melhorias na metodologia da MCC.
Esta dissertao prope-se ao estudo da aplicao da metodologia da ManutenoCentrada em Confiabilidade sobre um caso escolhido: turbo-gerador de uma unidade
industrial de grande porte. So introduzidas melhorias na metodologia de forma a reduzir a
subjetividade no julgamento do especialista na etapa de classificao dos modos de falha no
Diagrama de Deciso, criando-se mecanismos que auxiliem a definio da existncia de
impacto na segurana industrial ou meio ambiente. A proposta introduzir uma contribuio
ao mtodo atravs da implementao de listas de verificao e da Anlise Preliminar de
Riscos, estabelecendo um elo com o diagrama de deciso da metodologia. Os dados obtidoscom a metodologia tradicional da MCC sero comparados com os resultados provenientes da
MCC com as melhorias propostas.
O texto da dissertao est estruturado em mais 6 captulos distribudos da seguinte
maneira: no Captulo 2 so apresentados conceitos e expresses bsicos da engenharia da
confiabilidade; no Captulo 3 so apresentados os conceitos e a metodologia da Manuteno
Centrada em Confiabilidade, dentro do contexto de evoluo da manuteno; o Captulo 4
contm uma viso geral das principais tcnicas de Anlise de Risco; o Captulo 5 mostra aproposta de melhoria na metodologia da MCC no que se refere identificao das falhas que
afetam o meio ambiente, a sade ocupacional e a segurana industrial; no Captulo 6 so
apresentados os resultados da aplicao da sistemtica proposta sobre um caso escolhido,
comparando-se com os resultados da MCC original; no Captulo 7 so apresentadas as
principais concluses e sugestes para futuros trabalhos.
-
8/12/2019 confiabilildade
18/149
3
1.1 - OBJETIVOS
O objetivo geral deste trabalho apresentar uma contribuio para a melhoria da
metodologia da Manuteno Centrada em Confiabilidade (MCC), visando reduzir a
subjetividade no julgamento do especialista na etapa de classificao dos modos de falha com
impacto no meio ambiente, sade ocupacional ou segurana industrial no Diagrama de
Deciso.
Como objetivos especficos, pretende-se:
-Mostrar a afinidade entre os objetivos da MCC e da Anlise de Risco e estabelecer um elo
entre as duas metodologias.
- Criar uma sistemtica de anlise de risco dentro da metodologia da MCC;- Identificar e classificar os modos de falhas da etapa da FMEA da MCC conforme o grau de
risco envolvido;
- Identificar os componentes do equipamento que apresentam maior grau de risco em caso de
falha sob o ponto de vista de MASSI (meio ambiente, sade ocupacional e segurana
industrial).
1.2 - RESULTADOS ESPERADOS
Com este trabalho espera-se tornar a metodologia da Manuteno Centrada em
Confiabilidade (MCC) menos dependente da experincia do analista e reduzir pontos falhos
da MCC citados na literatura, no que diz respeito ao tratamento dos riscos de segurana
envolvidos em atividades de manuteno. Alm disto, espera-se:
- Obter informaes detalhadas sobre os riscos envolvidos nas atividades de manuteno dos
sub-sistemas eltricos do TG-8301, turbo-gerador da Refinaria Landulpho Alves daPETROBRAS.
- Classificar o grau de risco envolvido nos modos de falha de cada componente dos sub-
sistemas Gerador, Corrente Alternada e Corrente Contnua de um turbo-gerador a gs.
- Obter uma sistemtica para uso da Anlise de Risco no Diagrama de deciso da
metodologia da Manuteno Centrada em Confiabilidade.
-
8/12/2019 confiabilildade
19/149
4
2 - CONCEITOS BSICOS
2.1 - ENGENHARIA DA CONFIABILIDADE:
2.1.1 - Conceito
A engenharia de confiabilidade a disciplina que est relacionada com o tratamento
probabilstico de falhas em sistemas (LEES, 1991, v.1, p.77). Vrios fatores influenciam no
risco existente no desenvolvimento de um produto ou sistema. Entre eles pode-se relacionar :
competio, presso dos prazos e cronogramas, rpida evoluo dos materiais, complexidade
dos mtodos e sistemas, necessidade de reduo de custos, consideraes de segurana elegislao. A engenharia de confiabilidade vem se desenvolvendo em resposta ao desafio da
necessidade de controlar estes riscos (O'CONNOR; NEWTON; BROMBLEY, 1998, p.2).
Hoje muitas indstrias, agncias governamentais e outras entidades possuem
especialistas, engenheiros, lderes de grupos e gerentes de confiabilidade. O campo da
confiabilidade tem evoluido em muitos ramos, como por exemplo: confiabilidade desoftware,
confiabilidade mecnica, confiabilidade humana, confiabilidade de sistemas de potncia,
engenharia de manuteno, custo do ciclo de vida, otimizao da confiabilidde, etc. reascomo engenharia de manuteno e engenharia de segurana esto diretamente relacionadas
com a engenharia de confiabilidade. Conhecimento destes assuntos so essenciais para
engenheiros quando envolvidos em projeto e operao de sistemas (DHILLON, 1982, p.2).
2.1.2 - Breve histrico
Segundo Lafraia (2001, p.6), com o surgimento da indstria aeronutica aps aPrimeira Guerra Mundial, Henley e Kumamoto desenvolveram os primeiros estudos de
anlise de confiabilidade. Na dcada de 40, desenvolveram-se as teorias matemticas
relacionadas aos problemas de confiabilidade e o matemtico Robert Lusser desenvolveu uma
equao associada confiabilidade de um sistema em srie.
Dhillon (1982, p.2) descreve que os primeiros estudos de confiabilidade foram
realizados durante a Segunda Guerra Mundial, quando seus conceitos foram introduzidos
pelos alemes no desenvolvimento dos foguetes V-1 e V-2. Entre 1945 e 1950, foram
conduzidos vrios estudos nas foras armadas dos Estados Unidos sobre reparos em
equipamentos, custos de manuteno, falhas de equipamentos eletrnicos e outros, resultando
-
8/12/2019 confiabilildade
20/149
5
na criao de um comit de confiabilidade pelo Departamento de Defesa americano em 1950.
Em 1952 este comit foi transformado em um grupo permanente e conhecido comoAdvisory
Group on the Reliability of Electronic Equipment (AGREE). No incio dos anos 50, surgiram
o IEEE Transactions on Reliability e oProceedings of the National Symposium on Reliability
and Quality Control resultados da preocupao crescente com a confiabilidade. Em 1957, o
AGREE publicou um relatrio que posteriormente tornou-se um guia de especificao de
equipamentos eletrnicos militares. Em 1965 o Departamento de Defesa americano emitiu a
norma MIL-STD-785-Reliability Programs for Systems and Equipment, a qual tornou
obrigatria a integrao de um programa de atividades de engenharia de confiabilidade com
as atividades de engenharia tradicionais de projeto, desenvolvimento e produo.
No Brasil, nos anos 70, algumas universidades como por exemplo a Federal de SantaCatarina, j tinham nos currculos de seus cursos de ps-graduao em engenharia eltrica a
disciplina "Confiabilidade aplicada a sistemas de potncia" e concessionrias de gerao e
transmisso de energia eltrica possuiam em seus quadros de planejamento e expanso de
sistema, pessoal capacitado no assunto.
Na rea da indstria nuclear, a engenharia de confiabilidade ganhou impulso a partir
de 1979 quando foi criado um grupo de pesquisas na COPPE/UFRJ com incentivo da
Comisso Nacional de Energia Nuclear (CNEN), para pesquisa e desenvolvimento de tcnicasde Engenharia de Confiabilidade e Anlise de Riscos, com vistas a sua aplicao a questes
de segurana de centrais nucleares. Em 1984 foi criado o Laboratrio de Anlise de
Segurana na COPPE/UFRJ que constituiu-se em importante centro de formao de
pesquisadores nas reas de Engenharia de Confiabilidade e Anlise de Riscos.
Na rea de petrleo e petroqumica, os primeiros contatos com estudos de engenharia
de confiabilidade ocorreram no incio da dcada de 80. Em 1985, a PETROBRAS em parceria
com a COPPE/UFRJ promoveu o seu primeiro curso bsico de aplicao de tcnicas deconfiabilidade, o qual foi repetido em 1986 e 1987. Exatamente nestes anos surgiram as
primeiras aplicaes de tcnicas de confiabilidade na indstria de processos realizadas pelo
pessoal do Laboratrio de Anlise de Segurana da COPPE/UFRJ. Em 1987, a PETROBRAS
promoveu o seu 1 Encontro Tcnico de Engenharia de Confiabilidade, evento que despertou
grande interesse das empresas brasileiras. A partir do final dos anos 80, diversas empresas
brasileiras iniciam programas de formao de pessoal na rea de engenharia de confiabilidade
e multiplicaram-se os trabalhos de aplicao das tcnicas desta atividade da engenharia.
Na dcada de 90, a utilizao da Manuteno Centrada em Confiabilidade ganha
impulso no Brasil como base do planejamento da atividade de manuteno, visando maior
-
8/12/2019 confiabilildade
21/149
6
racionalizao e otimizao de recursos (SEIXAS DE OLIVEIRA, 1995, p. 2-8). Em 2004, a
PETROBRAS prossegue com o incentivo rea de confiabilidade, promovendo o II
Seminrio de Engenharia de Confiabilidade com a participao de diversos especialistas
internos e de outras empresas.
2.2 - CONCEITOS E EXPRESSES BSICAS
Nesta seo aborda-se de maneira breve conceitos bsicos, terminologias e expresses
teis na engenharia da confiabilidade. So informaes bsicas para o tratamento
probabilstico de falhas em sistemas e teis para o planejamento de manuteno sob o enfoque
de confiabilidade.
2.2.1 -Variveis aleatrias
O parmetroXde um evento probabilstico que est sendo medido (por exemplo, taxa
de falha de um componente, intervalo de tempo de reparo, valor de um resistor, fora
mecnica de um componente) varia aleatoriamente no tempo e/ou espao. Ento, este
parmetro X definido como uma varivel aleatria ou randmica. Uma varivel aleatriapode ser definida como uma varivel contnua ou discreta.
Uma varivel aleatria discreta aquela que pode assumir somente um nmero
discreto de estados ou determinado nmero de valores. Uma varivel aleatria continua
aquela que pode assumir um nmero infinito de valores dentro de um certo intervalo possvel.
(BILLINTON; ALLAN, 1992, p.42)
2.2.2 - Funo densidade de probabilidade
SeX uma varivel aleatria contnua, a funo densidade de probabilidade,fdp,deX,
uma funof(x), tal que para dois nmeros reais ae b, com a b, tem-se:
= 0, t 0 (2.26)
R (t)R (t)
-
8/12/2019 confiabilildade
29/149
14
A funo distribuio de probabilidade pode ser obtida aplicando-se a equao 2.26 na
equao 2.25:
tetF = 1)( (2.27)
onde t o tempo e a taxa de falha constante.
2.3.2 - Distribuio da taxa de falha da curva da banheira
Esta distribuio pode representar taxas de falhas crescentes, decrescentes e da curva
da banheira como mostrado na figura 2.4.
Fig. 2.4 - Curvas de taxa de falha (banheira)Fonte: Dhillon ( 1982, p.24)
A funo densidade de probabilidade desta distribuio definida como:
( )( ) ( )
=11
1
....)(btt te
betbtf
para , b >0 et0 (2.28)
onde o parmetro de escala,b o parmetro de forma e t o tempo.
( )
=1
1)(bte
etF
(2.29)
-
8/12/2019 confiabilildade
30/149
15
Casos especiais desta distribuio so a distribuio do valor extremo ( para b= 1) e a
curva da banheira (para b= 0,5).
2.3.2.1- Conceito da curva da banheira
A curva obtida para b = 0.5, mostrada na figura 2.4 no item 2.3.2 a curva de taxa de
falha, conhecida como curva da banheira pelo seu formato caracterstico. Dhillon (1982, p.24)
menciona que esta curva usada para representar padres de taxa de falha de componentes.
Diferentes tipos de componentes podem exibir variaes significativas na forma da
curva. A figura 2.5 mostra uma curva tpica de componentes eletrnicos, onde pode-se
observar uma extensa vida til (regio II) em comparao com aquela mostrada na figura 2.6,tpica para componentes mecnicos. A regio I em que a taxa de falha decrescente com o
tempo, conhecida como regio de mortalidade infantil, fase de de-bugging, burn-in period
ou brek-in period, devido aos erros de fabricao ou de projeto. A regio II caracterizada com
uma taxa de falha constante, conhecida como fase de operao normal ou perodo de vida
til. Nesta fase as falhas ocorrem de modo aleatrio e a distribuio exponencial vlida. A
regio III caracterizada por um rpido crescimento da taxa de falha com o tempo,
representando o final da vida til ou fase de fadiga do material, conhecida como wear-outregion. A figura 2.7 mostra a curva tpica para programas de computador, onde a taxa de
falhas decrescente em qualquer regio do grfico.
Fig. 2.5 - Curva tpica de taxa de falha para componenteseletrnicos em funo da idade.Fonte: Billinton; Allan (1992, p.166)
-
8/12/2019 confiabilildade
31/149
16
Fig. 2.6 - Curva tpica de taxa de falha para componentesmecnicos em funo da idade.Fonte: Billinton; Allan (1992, p.166)
Fig. 2.7 - Curva tpica de taxa de falha para programasde computador em funo da idade.Fonte: Lafraia (2001, p. 18)
Segundo Dhillon (1982, p.24) a curva de taxa de falha no formato tpico da banheira,
pode ser obtida a partir da equao abaixo:
( ) ( )b
tb etbt ...)( 1= para , b >0 et0 (2.30)
onde o parmetro de escala,b o parmetro de forma e t o tempo.
2.3.3 - Distribuio de valores extremos
usada no estudo de falhas em componentes mecnicos. A funo densidade de
probabilidade desta distribuio definida como:
-
8/12/2019 confiabilildade
32/149
17
( )[ ]1.)( =teetf
para > 0 et>0 (2.31)
onde o parmetro de escalae t o tempo.
2.3.4 - Distribuio uniforme
A funo densidade de probabilidade definida como:
( )=
1)(tf
< t< (2.32)
onde , so constantes e t o tempo.
2.3.5 - Distribuio normal ou de Gauss
A funo densidade de probabilidade definida como:
=2
2
2
)(
.)2(
1)(
t
etf
>0, -< t< (2.33)
onde o desvio padro, a mdia e t o tempo.
2.3.6 - Distribuio de Weibull
A distribuio de Weibull baseada em trs parmetros. uma das distribuies mais
flexveis, e usada para representar vrios tipos de fenmenos fsicos (DHILLON, 1982, p.
12). A funo densidade de distribuio definida por:
( )( )
=
bt
bet
btf ..)( 1
para t > e b, , > 0 (2.34)
onde , , b so os parmetros de localizao, escala e forma, respectivamente. t o
tempo.
-
8/12/2019 confiabilildade
33/149
18
Pode-se observar que as distribuies de Rayleigh e exponencial so casos especiais
da distribuio de Weibull para b = 2, = 0 e b = 1, = 0 respectivamente.
2.3.7 - Distribuio lognormal
Esta uma distribuio adequada para representar tempos de reparo de sistemas em
falha (DHILLON, 1982, p. 13). A funo densidade de probabilidade dada por:
( )
( )( )
=
2
2
2
log
.2
1)(
t
et
tf
para >0, t> > 0 (2.35)
onde uma constante, o desvio padro do tempo (log) para falha, a mdia do tempo
(log) para a falha e t o tempo.
2.3.8 - Distribuio beta
Esta outra distribuio de dois parmetros que tambm tem aplicaes em
engenharia de confiabilidade. A funo densidade de probabilidade,f(t), definida como:
( )( )
tttf
++= 1
!!
!1)(
para > -1, > -1, 0 < t< 1 (2.36)
onde e so os parmetros de distribuio e t o tempo.
2.3.9 - Distribuio de taxa de falha - modelo I
Esta uma distribuio de dois parmetros que tem taxas de falha crescente e
decrescente, como representado na figura 2.8. A taxa de falha, h(t) definida como:
( ) ( )[ ]( )
+
++=
t
tnbth
bl1
)( para b 0, > 0, 1, t0 (2.37)
-
8/12/2019 confiabilildade
34/149
19
Fig. 2.8 - Funo taxa de falha (modelo I). =1Fonte: Dhillon (1982, p. 14)
onde b o parmetro de forma, o parmetro de escala, o terceiro parmetro e t o
tempo. Para = 1, a funo distribuio de confiabilidade ;
( )[ ] 11)( ++=
btnetR l (2.38)
2.3.10 - Distribuio de taxa de falha - modelo II
uma distribuio de dois parmetros com taxas de falha crescente e decrescente,
como mostrado na figura 2.9. A taxa de falha, h(t), e a funo distribuio de confiabilidade
R(t), so definidas como:
1.
..)(
1
+=
n
n
t
tnth
para n 1, > 0, t0 (2.39)
onde n o parmetro de forma, o parmetro de escala e t o tempo.
( )[ ]1)( +=ntnetR l (2.40)
-
8/12/2019 confiabilildade
35/149
20
Fig. 2.9 - Curvas de taxa de falha - Modelo II para = 1e diferentes valores de nFonte: Dhillon (1982, p.15)
2.3.11 - Distribuio associada de Weibull
Esta distribuio foi aplicada por Kao (DHILLON, 1982, p. 15), para avaliar a
confiabilidade de tubos de eltrons. A densidade de probabilidade, f(t), e a funo de
distribuio acumulada,F(t), so escritas como:
( ) ( ) ( )
+
=
12
22
1
1
1 1
22
2
1
11
1 1)(
t
t
etc
etc
tf
(2.41)
para 1, 2 > 0, 0 < 1< 1, 2> 1, > 0, 0 c 1, onde 1, 2,1, 2, e c so
parmetros da distribuio e t o tempo.
( )
=
2
2
1
1
)()(
1.11.)(
tt
ecectF
(2.42)
2.3.12 - Distribuio de vida-fadiga
Esta distribuio foi criada por Birnbaum e Saunders (DHILLON, 1982, p. 16) e
usada para caracterizar falhas causadas por fadiga. A funo densidade de probabilidade
dada por:
-
8/12/2019 confiabilildade
36/149
21
( ) ( )[ ])2.(212121
22
222
22
)( +
= tte
t
tt
ttf
(2.43)
para , >0, t> 0, onde o parmetro de forma, o parmetro de escala e t o tempo.
2.3.13 - Distribuio de Rayleigh
uma funo estatstica com aplicao nas reas de confiabilidade e teoria de som.
um caso especial da distribuio de Weibull quando = 0 e b= 2. A funo densidade de
probabilidade de Rayleigh definida por:
=
22
)(t
ettf
para t0 e > 0 (2.44)
onde o parmetro de escala e t o tempo.
2.3.14 - Distribuio Gama
A distribuio gama usada em problemas de teste de vida. A funo densidade de
probabilidade definida por:
)(1
.)(
).()( te
ttf
=
para , > 0, t0 (2.45)
onde o parmetro de forma, o parmetro de escala e t o tempo. Para = 1, a
distribuio gama transforma-se na distribuio exponencial.
-
8/12/2019 confiabilildade
37/149
22
2.3.15 - Distribuio de Poisson
A distribuio de Poisson aplicada para variveis aleatrias discretas. Aplica-se
quando h interesse na probabilidade de ocorrncia de um mesmo tipo de evento. A funo
densidade de probabilidade,f(k), definida como:
( ) )(!
)( tk
ek
tkf
= para k = 0, 1, 2, 3,.... (2.46)
onde uma taxa constante, k o nmero de eventos de um mesmo tipo e t o tempo.
2.3.16 - Distribuio binomial
A distribuio binomial tambm comumente usada para variveis aleatrias
discretas. Sua aplicao na engenharia de confiabilidade ocorre em situaes que lidam com
eventos que possuem dois resultados possveis: sucesso ou falha. A funo densidade de
probabilidade,f(x), definida como:
kxx qpxkx
kxf
=
)!(!
!)(
parax = 0, 1, 2, 3,....k (2.47)
onde k o nmero total de tentativas ou provas,x o nmero de falhas,p a probabilidade de
sucesso em uma nica tentativa e q a probabilidade de falha em uma nica tentativa.
2.4 - OTIMIZAO DA MANUTENO PREVENTIVA
Um importante aspecto de um plano de manuteno a periodicidade de execuo da
manuteno preventiva de um sistema ou componente. Apresenta-se a seguir uma abordagem
matemtica, segundo Dhillon (1983, p.126) para busca do ponto timo de manuteno
preventiva.
Considerando que a manuteno preventiva deva ser realizada depois do equipamento
operar por to horas sem uma falha, as seguintes premissas so assumidas:
- Quando o valor de to muito alto, a manuteno preventiva no programada.
-
8/12/2019 confiabilildade
38/149
23
- Uma manuteno realizada imediatamente, se o equipamento funciona mal ou falha
antes de to horas de operao. Aps o reparo, a manuteno preventiva
reprogramada.
- Aps sofrer algum tipo de manuteno ou substituio, o equipamento assume o
mesmo estado de um novo.
- Falhas so estatisticamente independentes.
- A taxa de falhas do sistema ou componente sob estudo estritamente crescente.
A expresso da taxa de falhas de sistema ou componente dada pela equao 2.48:
)(1
)(
)(
)()(
tF
tf
tR
tftz
==
(2.48)
onde t representa o tempo, f(t) funo densidade de probabilidade de falha do sistema ou
componente, R(t) representa a confiabilidade do sistema ou componente e F(t) a funo
distribuio acumulada.
O perodo timo tode manuteno preventiva obtido quando a seguinte expresso
satisfeita:
)()().( 00 ses ttttFytz = , se te > ts (2.49)
onde te representa o tempo esperado para realizar manuteno de emergncia,
ts representa o tempo esperado para realizar manuteno programada
=0
0
).(t
dttRy
Quando te igual a ts , to muito alto ou infinito. Isto indica que a manuteno
programada nunca ser realizada.
Uma outra abordagem apresentada por Monchy(1987, p.412) em funo da anlise
do custo do ciclo de vida de um equipamento (Life cycle cost - LCC) como mostrado na figura
2.10. uma abordagem mais global e til para a gesto do oramento de manuteno de uma
empresa.
-
8/12/2019 confiabilildade
39/149
24
Fig. 2.10 - Exemplo de curvas de custo anual de manutenox nvel de manutenoFonte: Monchy (1987, p.412)
Na figura 2.10, Cp a curva do custo anual de produo, CM a curva do custo anualde manuteno preventiva, Cpe CM so amostras dos custos anuais. Se Cp
~CM ,o nvel
de manuteno est dentro de uma zona de otimizao. Se Cp< CM, o nvel de manuteno
preventiva est em excesso. Se Cp> CM, o nvel de manuteno preventiva est baixo.
-
8/12/2019 confiabilildade
40/149
25
3 - MANUTENO CENTRADA EM CONFIABILIDADE
3.1 - HISTRICO E CONSIDERAES INICIAIS
A partir da segunda guerra mundial, por volta dos anos 50, houve uma grande
mudana nas indstrias com o aumento da mecanizao. As mquinas cada vez mais
numerosas e complexas, passaram a exigir maiores cuidados para mant-las em
funcionamento. Comea a aflorar a idia de preveno das falhas de equipamentos em
detrimento da espera da ocorrncia da falha para repar-los, culminando nos anos 60 com a
prtica de executar revises gerais nos equipamentos em intervalos fixos.
Como resultado da mecanizao da indstria, os custos de manuteno passaram a tervalor significativo em relao aos demais custos operacionais. Este crescimento dos custos
levou a necessidade de maior controle e planejamento na manuteno de equipamentos. Maior
disponibilidade, maior vida til e menores custos de equipamentos passaram a ser valorizados
com o aumento do custo do capital empregado nos ativos. Os computadores passam a ser
usados no controle e planejamento da manuteno.
A partir da metade da dcada de 70, inicia-se um novo processo de mudana na
indstria que Moubray (1992, p.3) sintetiza em trs aspectos diferentes: (1) novasexpectativas, (2) novas pesquisas e (3) novas tcnicas.
A manuteno centrada em confiabilidade surge com evoluo da 3a. gerao da
manuteno (Moubray,1992, p.5) com a proposta de uma ferramenta que possibilite aos
usurios a resposta para os seguintes desafios: seleo das tcnicas mais apropriadas, tratar
cada tipo de processo de falha, atender as expectativas de donos, usurios dos ativos e a
sociedade em geral, buscar o melhor custo-benefcio e modelo, obter cooperao e
participao ativa de todo pessoal envolvido. Conforme citado por Smith (1993, p.48),Nunes (2001, p.17), Hauge e Johnston (2001, p. 36) e Adjaye (1994, p.165), Nowlan e Heap
(1978) desenvolveram a partir dos anos 60 um estudo detalhado para o Departamento de
Defesa dos Estados Unidos, para a determinao de normas e otimizao de procedimentos de
manuteno na indstria aeronutica, com base em ampla anlise estatstica. O documento
final conhecido como MSG-3 foi a base do que Nowlan e Heap (1978) denominaram de
Reliability Centered Maintenance (RCM), traduzido como Manuteno Centrada em
Confiabilidade (MCC).
O quadro mostrado na figura 3.1 mostra a evoluo da manuteno a partir dos anos
30.
-
8/12/2019 confiabilildade
41/149
26
AANNOOSS GGEERRAAOO EEXXPPEECCTTAATTIIVVAASS VVIISSOODDEE
FFAALLHHAA
TTCCNNIICCAASSDDEE
MMAANNUUTTEENNOO
1940
1950
1a. Reparar quando
quebrar
-Taxa de falha cons-tante aumentando nofim da vida til(quanto mais velho,mais provvel de fa-lhar)
Corretiva
1950
1970
2a.
-Maior disponibilidade
-Maior tempo de vida
-Custos mais baixos
-Mortalidade infan-
til (burn in)
-Curva da banheira
-Reviso geral pro-
gramada
-Sistema para pla-
nejameno de con-
trole dos trabalhos.
-Computadores
grandes e lentos
1980
2000
3a.
-Maior disponibilidade
e confiabilidade
-Maior segurana
-Melhor qualidade de
produto
-Preocupao com o
meio ambiente-Maior tempo de vida
do equipamento
-Maior efetividade de
custo
-Seis padres de
falha-Relao entre idade
e falha quase sem-
pre falsa.
-Monitoramento de
condio
-Projetos para con-
fiabilidade e man-
tenabilidade
Anlise de Risco
-Computadores r-pidos e pequenos.
-Anlise de modos
de falhas e efeitos
-Sistemas especia-
listas.
-Equipes multidis-
ciplinares
Figura 3.1- Quadro da evoluo da manuteno.
Fonte: Moubray (1992, p. 3-5) ePinto; Xavier (2001, p.8)
A Manuteno Centrada em Confiabilidade (MCC) " um processo usado para
determinar as necessidades de manuteno de qualquer ativo fsico no seu contexto
operacional" diz Moubray (1992, p.7), o que Hauge e Johnston (2001, p.36) detalham como
um " processo lgico estruturado para determinar a ttica tima para a manuteno de uma
certa parte de equipamento". Johnston (2002, p.367) simplifica um pouco mais ao descrever a
MCC como "um processo de anlise e deciso que busca otimizar tarefas de manuteno".
Todas as definies acima contm caractersticas complementares que podem ser resumidas
-
8/12/2019 confiabilildade
42/149
27
em: (1) enfoque sistemtico, (2) planejamento de manuteno, (3) confiabilidade e (4)
contexto operacional.
Entre os objetivos da MCC, segundo Moss (1985) citado por Holmberg e Folkeson
(1991, p.254), est a reduo da quantidade de manuteno no planejada para casos onde isto
influencia a disponibilidade. Hauge e Johnston (2001, p.36) acrescentam que a MCC visa a
otimizao da manuteno para alcanar o nvel desejado de confiabilidade do equipamento a
custo mnimo. Johnston (2001, p.235) completa relatando que os grupos de anlises usam a
MCC para determinar as tarefas de manuteno mais efetivas para alcanar a confiabilidade
inerente de um sistema ou parte de um equipamento. Lafraia (2001, p.238) aponta a MCC
como uma ferramenta til para assegurar que um sistema ou item continue a preencher as suas
funes requeridas.
3.2 - MANUTENO: CONCEITOS E TIPOS
Dhillon (1982, p.239) apresenta a definio de Manuteno como o conjunto de aes
essenciais para conservar um ativo ou restaur-lo para uma condio operacional satisfatria.
Porm, para alcanar uma condio operacional satisfatria, necessrio primeiro conhec-la.
Ou seja, que condio esperada para o ativo ? Responder esta questo, significa definir quaisas funes que devem ser preenchidas pelo mesmo. Neste sentido, Moubray (1992, p.6)
coloca a manuteno como a forma de assegurar que os ativos fsicos continuem a preencher
suas funes pretendidas. Nunes (2001, p.7) tambm aborda esta questo ao comparar as
definies de manuteno obtidas em diferentes verses da NBR-5462, norma da Associao
Brasileira de Normas Tcnicas - ABNT. A verso de 1975 (TB-116), cuja definio de
manuteno era muito similar quela apresentada por Dhillon (1982, p.239), e a verso
revisada de 1994, na qual o termo " permanecer de acordo com uma condio especificada" substituido por " desempenhar uma funo requerida". Esta importncia de levar em
considerao a funo a ser desempenhada pelo equipamento, fica clara no conceito de
Mirshawka e Olmedo (1993) citados por Hamaoka e Lopes da Silva (2000, p.2):
"Manuteno o conjunto de atividades e recursos aplicados aos sistemas ou equipamentos,
para mant-los nas mesmas condies de desempenho de fbrica e de projeto, visando
garantir a consecuo de sua funo dentro dos parmetros de disponibilidade, de qualidade,
de prazos, de custos e de vida til adequados". Pinto e Xavier (2001, p.22) tambm
concordam com este cenrio, quando apresentam o que eles chamam de Misso da
Manuteno: "Garantir a disponibilidade da funo dos equipamentos e instalaes de modo a
-
8/12/2019 confiabilildade
43/149
28
atender a um processo de produo ou de servio, com confiabilidade, segurana, preservao
do meio ambiente e custo adequados".
Na literatura encontra-se uma diversidade de terminologias usadas para os diferentes
tipos de manuteno de equipamentos. O primeiro e mais antigo modo de intervir em um
equipamento a manuteno corretiva. A manuteno corretiva realizada aps a ocorrncia
da falha ou defeito, envolvendo na interveno reparos, substituio de peas ou substituio
do prprio equipamento. Dhillon (1982, p.240) define-a como o conjunto de aes que devem
ocorrer a fim de reparar um equipamento que tenha falhado, para uma condio operacional
satisfatria. Nunes (2001, p.12) subdivide a manuteno corretiva em duas modalidades: (1)
paliativa, quando as intervenes so realizadas de forma provisria para colocar o
equipamento em funcionamento e (2) curativa, quando as intervenes para reparo sorealizadas de modo definitivo para restabelecer a funo requerida do equipamento. Hamaoka
e Lopes da Silva (2000, p.2) citam como vantagem deste tipo de manuteno a no exigncia
de acompanhamentos e inspees nas mquinas. Como desvantagens, tem-se a necessidade de
se trabalhar com estoques, a possiblidade das mquinas falharem durante os horrios de
produo e necessidade de manter mquinas de reserva.
A manuteno preventiva aquela realizada antes da falha ou no estgio inicial da
falha. So as intervenes realizadas para conservar um equipamento em condiooperacional satisfatria. Envolve os servios repetitivos e programados, tais como inspeo,
deteco e correo em estgio incial de falha como observa Dhillon (1982, p.240). Segundo
Pinto e Xavier, (2001, p.39) manuteno preventiva a atuao realizada de forma a reduzir
ou evitar a falha ou queda no desempenho, obedecendo a um plano previamente elaborado,
baseado em intervalos definidos de tempo. Para Monchy (1989) citado por Hamaoka e Lopes
da Silva (2000, p.4) uma interveno de manuteno prevista, preparada e programada antes
da data provvel do aparecimento de uma falha. Para Nunes (2001, p.13), a atividade demanuteno preventiva sistemtica aplicada quando a lei de degradao (evoluo do
desgaste do equipamento) conhecida. Para Pinto e Xavier (2001, p.41) as vantagensdeste
tipo de manuteno so: maior continuidade operacional e intervenes programadas, maior
facilidade de gerenciamento das atividades e nivelamento de recursos eprevisibilidade de
consumo de materiais e sobressalentes. J as desvantagens apontadas so: necessidade
deacompanhamento do plano de manuteno montado, necessidade de uma equipe de
executantes eficazes e treinados e a possibilidade de introduzir defeitos no existentes no
-
8/12/2019 confiabilildade
44/149
29
equipamento durante as intervenes. A manuteno preventiva inclui o que Moubray (2000,
p.13) chama de tarefas de restaurao programadas e tarefas de substituio programadas.
A manuteno preditiva, segundo Nunes (2001, p.13) o tipo de manuteno em que
os parmetros de controle do equipamento so submetidos a uma superviso continua durante
o funcionamento normal. Por exemplo: a presena de determinados gases no leo isolante de
transformadores pode ser um parmetro de controle para o estado interno do equipamento.
Neste caso, constatada a alterao do parmetro possvel programar uma interveno para
correo do problema no estgio inicial da falha. Conceito semelhante apresentam Pinto e
Xavier (2001, p.41), quando descrevem que a manuteno preditiva a atuao realizada com
base em modificao de parmetro de condio ou desempenho, cujo acompanhamento
obedece a uma sistemtica. A sistemtica de acompanhamento pode envolver inspeesperidicas, medies, leituras, sondagem, rondas, etc.
Quanto a manuteno preditiva, h dois enfoques diferentes na literatura. O primeiro
onde manuteno preditiva considerada uma subdiviso da manuteno preventiva. Nesta
linha, Monchy (1989, p.35) citado por Nunes (2001, p.14) descreve a preditiva como sendo
uma forma de manuteno preventiva em que a lei de degradao (evoluo do desgaste do
equipamento) desconhecida e a superviso dos parmetros de controle realizada de forma
contnua. Nunes e Monchy consideram que sendo a superviso peridica, atravs de rondas einspees, fica caracterizada a manuteno preventiva por acompanhamento. O segundo
enfoque adotado por Pinto e Xavier (2001, p.41) que a manuteno preditiva, tambm
conhecida por manuteno sob condio ou com base no estado do equipamento, pode ser
realizada com superviso de modo contnuo ou de forma peridica. Nesta ltima abordagem,
a manuteno preditiva considerada uma evoluo ou quebra de paradigma em relao a
manuteno preventiva sistemtica baseada no tempo. Moubray (2000, p.14) diz que
manuteno preditiva, manuteno baseda na condio e monitoramento de condio estoincluidos nas chamadas tarefas pr-ativas sob condio.
Nunes (2001, p.13) menciona que o termo tcnicas preditivas usado na literatura
tcnica, em vez de manuteno preditiva "por se entender que esta forma de atuao estaria
englobada pela manuteno preventiva". Cita como exemplo alguns manuais de manuteno
usados por empresas brasileiras do setor eltrico. De forma diferente, Pinto e Xavier (2001,
p.219) empregam o termo tcnicas preditivas para designar as diversas formas como pode ser
feita a avaliao do estado de um equipamento, atravs de medio, acompanhamento ou
monitorao de parmetros, sendo a manuteno preditiva considerada como um avano em
relao a manuteno preventiva.
-
8/12/2019 confiabilildade
45/149
30
Segundo Wyrebski (1997) citado por Hamaoka e Lopes da Silva (2000, p.4), a
vantagem da manuteno preditiva que se aproveita ao mximo a vida til dos elementos da
mquina, podendo-se programar a reforma e substituio somente das peas comprometidas.
A interveno na planta a mnima possvel. Por outro lado, as desvantagens desse tipo de
manuteno so a necessidade de acompanhamentos e inspees peridicas, por meio de
instrumentos especficos de monitorao, o que acarreta aumento de custos e a necessidade
de profissionais especializados para esse servio, conforme observam Hamaoka e Lopes da
Silva (2000, p.5).
Outro tipo de manuteno mencionada por Pinto e Xavier (2001, p. 44), Nunes (2001,
p.15), Moubray (1992, p.80) e Hauge (2002, p.17) a manuteno detectiva, surgida na
dcada de 90. A manuteno detectiva visa a busca das chamadas falhas ocultas, aquelasfalhas no evidentes para o pessoal de operao e manuteno em situao normal. Estas
falhas ocorrem em dispositivos que Moubray (1992, p.72) define como no sendo "fail-safe'',
podendo ocorrer a falha mltipla: a funo protegida falha enquanto o dispositivo de proteo
est em estado de falha. Falhas ocultas ocorrem em sistemas de proteo de gerao,
transmisso e distribuio de energia eltrica, nos dispositivos de segurana de processos e
nos sistemas de desligamento de emergncia. A manuteno detectiva contempla as chamadas
tarefas de busca de falhas, atravs de manuteno preventiva ou testes peridicos na funooculta. Nunes (2001, p.15) considera que estas atividades poderiam ser classificadas como
manuteno preventiva, sendo portanto a manuteno detectiva uma sub-diviso da
preventiva. Hauge (2002, p. 17) chama a ateno que um teste peridico somente assegura
que a falha oculta no ocorreu, no havendo garantia que o dispositivo no venha a falhar
durante o prximo perodo de funcionamento. Pinto e Xavier (2001, p.46) observam a
possibilidade da manuteno detectiva ser realizada com o sistema em operao, o que seria
de grande valia para a sua maior disponibilidade e uma mudana nos padres atuais,permitindo ao pessoal de manuteno um domnio sobre a situao de falha oculta. A
desvantagem desta forma de interveno a necessidade de profissionais treinados e com
habilitao para execuo do servio.
Uma forma de atuao mencionada por Pinto e Xavier (2001, p.46), Dhillon (1982,
p.239) e Hamaoka e Lopes da Silva (2000, p.5) aprtica da Engenharia de Manuteno. Em
vez de valorizar o reparo contnuo dos equipamentos, h uma atuao forte no sentido de
identificar causas bsicas, buscando a melhor performance do equipamento e evitando
repetio de problemas. A Engenharia de Manuteno foca sua atuao na introduo de
melhorias e modificaes no projeto do equipamento ou componente que evitem a falha. A
-
8/12/2019 confiabilildade
46/149
31
freqncia com que ocorrem as falhas so acompanhadas, as possveis causas so avaliadas e
executam-se servios que resultem em uma modificao do componente e eliminao daquela
falha. Pinto e Xavier (2001, p.47) consideram que a adoo da engenharia de manuteno traz
um salto significativo de resultados em relao a manuteno preventiva.
Conforme ser mostrado no item 3.4, Moubray (1992, p.106) faz uma abordagem
diferente, dividindo as aes de manuteno em dois grupos: a manuteno preventiva e
preditiva, constituem o que ele denomina de tarefas preventivas ou pr-ativas (preventive
tasks). As tarefas preventivas incluem as restauraes programadas, as substituies
programadas e as tarefas programadas sob condio. O segundo grupo formado pelas
chamadas aes default (default actions) ou aes sob estado de falha, que so as tarefas de
busca de falha, as manutenes no programadas (run-to-failure) e o reprojeto (redesign).A Manuteno Centrada em Confiabilidade uma ferramenta que atravs de uma
sistemtica conhecida permite a aplicao dos tipos de manuteno citados acima de acordo
com as caractersticas do modo de falha, segundo observam Pinto e Xavier (2001, p.36).
Gerenciamento de ativos
Suprimento Manuteno Alienao
Especificao Substituio Manuteno Manutenode fornecedores programada preditiva
Monitoramento Anlises dede condio necessidades e
prioridades
-por idade ,-em massa
Modelos AbordagensMatemticos Empricas
Fig. 3.2 - Viso geral das abordagens de manuteno.Fonte: Endrenyi et al. (2001, p.639)
MCC
-
8/12/2019 confiabilildade
47/149
32
A figura 3.2 reproduz de Endrenyi et al. (2001, p.639) uma classificao das vrias
abordagens de manuteno, mostrando como se situa a MCC neste contexto.
3.3 - AS ETAPAS DA MCC
Na viso da Manuteno Centrada em Confiabilidade, segundo Moubray (2001, p.8), a
manuteno tem por objetivo assegurar que um ativo fsico continue a fazer o que seus
usurios querem que ele faa. A idia de manuteno atrelada ao contexto operacional do
equipamento a base do MCC. Lembrando a sua definio clssica, a MCC um processo
usado para determinar os requisitos de manuteno de um ativo fsico dentro do seu contexto
operacional. Este processo pode ser sintetizado em sete questes sobre o item, equipamentoou sistema:
(1)Quais so as funes e padres de desempenho do item no seu contexto operacional atual ?
(2)De que forma ele falha em cumprir suas funes ?
(3)O que causa cada falha operacional ?
(4)O que acontece quando ocorre cada falha ?
(5)De que forma cada falha tem importncia ?
(6)O que pode ser feito para prevenir cada falha ?(7)O que deve ser feito se no for encontrada uma tarefa preventiva ?
As sete questes acima abordam os passos que devem ser seguidos para utilizao da
sistemtica da MCC sobre um componente, equipamento ou sistema. O primeiro passo a ser
dado determinar quais as funes de cada item no seu contexto operacional, juntamente com
o padro de desempenho desejado. Devem ser levadas em considerao as funes primrias
e secundrias de cada item .
A segunda etapa da sistemtica da MCC consiste em relacionar as falhas funcionais decada item ou equipamento. Falha funcional pode ser definida como a inabilidade de um ativo
encontrar um padro de desempenho desejado ou como cita Lafraia (2001, p.105) a
impossibilidade de um sistema ou componente cumprir com sua funo no nvel especificado
ou requerido. As falhas so consideradas de duas maneiras: (1) O modo como o item pode
falhar em cumprir sua funo e (2) O que pode causar cada perda de funo.
Uma vez identificada cada falha funcional, o terceiro passo identificar todos os
modos de falha (eventos) que so provveis de causar cada perda de funo, considerando as
falhas j ocorridas no prprio equipamento ou em similares no mesmo contexto operacional,
falhas que estejam sendo prevenidas atravs de manuteno existente e falhas consideradas
-
8/12/2019 confiabilildade
48/149
33
possveis de ocorrer no contexto operacional real. Modo de falha a descrio da maneira
pela qual um item falha em cumprir com a sua funo (LAFRAIA, 2001). A lista dos modos
de falha deve incluir falhas causadas por erros humanos. A partir desta etapa utiliza-se a
Failure Modes and Effect Analysis(FMEA), traduzida como Anlise de Modos de Falhas e
Efeitos segundo Lafraia (2001, p.101) ou Anlise do Modo e Efeito de Falha como em Pinto;
Xavier (2001, p.113), ferramenta muito utilizada em anlise de falhas e risco, que ser
apresentada no captulo 4.
O quarto passo a ser realizado listar os efeitos provocados por cada modo de falha.
So informaes fundamentais para a avaliao das conseqncias da falha: evidncias da
ocorrncia da falha, o que afetado pela ocorrncia (segurana, meio ambiente, produo,
operao, lucratividade) e tipo de reparo necessrio. Aps a descrio dos efeitos de cadamodo de falha, ser necessrio avaliar suas conseqncias. Trata-se de um ponto chave da
MCC, as conseqncias das falhas so muito mais importantes que suas caractersticas
tcnicas. Deve-se conhecer como o modo de falha afeta a organizao ou quais tipos de
conseqncias resultam de cada modo de falha. So quatro grupos de conseqncias: (1)
Falhas ocultas, no evidentes para pessoal de operao com possibilidade de falhas mltiplas.
(2) Conseqncias para segurana e meio ambiente. (3) Conseqncias operacionais. Afetam
entrega, qualidade, clientes, prazos,etc. (4) Sem conseqncias operacionais: envolve somenteo custo de reparo.
Aps a identificao das falhas funcionais, dos modos de falha, dos efeitos e dos tipos
de conseqncias feita uma avaliao sobre a estratgia de manuteno a ser adotada para
cada modo de falha, a fim de elimin-lo ou reduzir suas conseqncias. a etapa que trata do
que deve ser feito, compondo um plano de manuteno. Deve-se afastar a idia que todas as
falhas devem ser evitadas, ou seja, busca-se o gerenciamento das falhas e no apenas a
preveno indiscriminada de todas elas. A figura 3.3, apresenta um diagrama das etapas quecompem o processo da MCC.
3.4 -ESTRATGIAS DE MANUTENO NA MCC
Para escolha da melhor estratgia em cada modo de falha necessrio entender o
padro moderno de tipos de curvas de falha aceitos nos dias atuais. A figura 3.4 reproduzida
de Moubray (1992, p.12) e tambm citada em Smith (1993, p.45) e Pinto; Xavier (2001,
p.132) mostra os seis padres de falha resultantes do aumento da complexidade dos
-
8/12/2019 confiabilildade
49/149
34
equipamentos nos ltimos vinte anos. As curvas mostram a variao da probabilidade
condicional da falha em funo da idade do equipamento ou componente.
(1)COLETA
DE INFORMAES
(2)IDENTIFICAO
&PARTIO
(3)REQUISITOS
(4)SELEO DE
TAREFAS DE MP
(5)FORMULAO
&IMPLANTAO
identificao daequipe de anlise
identificao dasfontes de
informaes
coleta/ compilao
descrio dossistemas
identificao doselementos
constituintes dosistema
definir zonas delocaliza-o (seneces-srio)
defnir limites einterfaces do sistema
identificarfuncionalmente ositens significativos
definir funoes
definir falhasfuncionais
identificar modos defalhas dominantesdas falhas funcionais
estabelecer dados decausa-efeito
aplicaar lgica dedeciso
identificarpotenciais tarefas
MP
selecionar tarefasaplicveis e efetivas
estabelecerintervalos das tarefas
estabelecermodificaes deprojeto
comparar comtarefas existentes
detalhar instruesde tarefas
revisar o cronogramade tarefas
instalar o planorevisado
auditar
buscar opes parareprojeto
Fig. 3.3 - Diagrama de etapas da MCC.Fonte: Relatrio EPRI NP-4795, 1986.
Fig. 3.4 - Padres de falha de equipamentos. Fonte: Moubray (1992, p.12)
Segundo Moubray (1992) e Smith (1993), estudos feitos em aeronaves civis mostram
que 4% dos itens seguem o padro A, 2% o padro B, 5% o padro C, 7% o padro D, 14% o
padro E e 68% seguem o padro F, sendo que esta distribuio no necessariamente a
mesma para outros ramos da indstria. A evoluo do conhecimento dos padres de falhas,
mostrou ser falsa a crena de que sempre existe uma relao entre confiabilidade e idade
operacional, consequentemente a idia de que revises peridicas em um equipamento
tornam menos provvel sua falha. Moubray (1992, p.13) comenta sobre esta falsa crena eacrescenta que isto s verdade se existir um modo de falha dominante relacionado idade.
DADOS SE NO HOUVER TAREFA MP -REPROJETO OU ACEITAR
PLANO DEMANUTENO
-
8/12/2019 confiabilildade
50/149
35
Diz o autor, "Limites de idade influenciam pouco ou nada para aumentar a confiabilidade de
itens complexos. De fato, revises peridicas podem realmente aumentar a taxa de falha total ,
introduzindo mortalidade infantil em sistemas at ento estveis". Smith (1993, p.46)
acrescenta que nos estudos realizados, somente 11% (padres A, B e C) dos componentes
experimentaram uma caracterstica com alguma influncia da idade e os outros 89% (padres
D, E e F) dos componentes no desenvolveram nenhum mecanismo de envelhecimento ou
aumento da taxa de falha durante sua vida til.
Aps a avaliao das conseqncias das falhas necessrio estabelecer quais as aes
sero tomadas a fim de elimin-las ou reduzir suas conseqncias. o que Moubray (2000,
p.11) denomina de gerenciamento das falhas e no apenas a preveno indiscriminada de
todas elas. A MCC divide as tcnicas de gerenciamento de falhas em: (1) Tarefas pr-ativas e(2) Aes ou tarefas default.
As tarefas pr-ativas so divididas em trs categorias: (1) tarefas programadas sob
condio, (2) tarefas de restaurao programada e (3) tarefas de substituio programada.
As tarefas de restaurao ou substituio programada esto relacionadas com uma
idade limite ou com base no tempo. Embora de pouca influencia na confiabilidade de
equipamentos complexos, pode ser vlida para itens mais simples. So tarefas daquilo que
tradicionalmente conhecido como manuteno preventiva baseada no tempo.As tarefas sob condio baseiam-se no fato que a maioria dos tipos de falhas
apresentam alguma indicao que ela est para ocorrer, ou seja apresentam algumas condies
fsicas que indicam que a falha funcional est na eminncia de ocorrer ou um processo de
falha potencial. O objetivo deste tipo de tarefa evitar que a falha potencial possa se
transformar em uma falha funcional.
Moubray (2000, p.170) define aes ou tarefas default como aquelas que podem ser
tomadas caso nenhuma tarefa pr-ativa seja considerada tecnicamente vivel e que devem serfeitas para qualquer modo de falha. Isto significa que ao final do processo da MCC, um
determinado modo de falha ser objeto de pelo menos uma ao default. Uma ao default
pode ser entendida como uma ao padro que desempenhada sob estado de falha. As
tarefas default so divididas em outras trs categorias: (1) tarefas de busca de falhas, (2)
reprojeto (redesign)do item ou sistema e (3) manuteno no programada (run-to-failure).
A busca de falhas consiste em verificar periodicamente a existncia de falhas ocultas
nos sistemas de intertravamento, proteo ou emergncia. Devem ser realizados testes para
detectar falhas no evidentes ao pessoal de operao e manuteno. Existem alguns sistemas
-
8/12/2019 confiabilildade
51/149
36
de teste que podem ser realizados sem a parada do equipamento, mas a maioria dos testes so
realizados com a parada programada do equipamento.
As manutenes no programadas significam a ausncia de qualquer forma de
manuteno preventiva ou preditiva. No h ao em prevenir ou antecipar aos modos de
falha. Aps a ocorrncia da falha, so realizados os reparos necessrios. Este tipo de ao
adequada para as falhas que no possuem conseqncias significativas para o sistema.
O reprojeto de um item ou sistema o conjunto de modificaes que podem ser
efetuadas para restabelecer ou melhorar a confiabilidade e reduzir riscos em um sistema.
Incluem modificaes de ordem fsica ou relativas a procedimentos.
3.5 - DIAGRAMAS DA MCC
Os diagramas de deciso permitem que as estratgias ou tarefas de manuteno sejam
selecionadas para cada modo de falha identificado, considerando o seu contexto operacional e
as conseqncias da falha. Moubray (1992, p.14) sugere como um dos pontos fortes da MCC,
o critrio adotado para escolha das tcnicas pr-ativas tecnicamente possveis em algum
contexto, da freqncia com que devem ser executadas e de quem ser responsvel por faz-
las. Duas condies precisam ser avaliadas: (1) Se a tarefa pr-ativa possvel de serrealizada, o que depende das caractersticas tcnicas da falha a ser prevenida. (2) Se a tarefa
pr-ativa vale a pena ser realizada, o que depende da sua eficcia e custo em relao
conseqncia da falha.
Para falhas ocultas uma tarefa pr-ativa vale a pena ser realizada, se ela reduz o risco
de falha mltipla associada com aquela funo para um nvel aceitvel mais baixo. Se no
existir uma tarefa pr-ativa que possa atender este objetivo, ento deve-se recorrer a uma
ao de busca de falha. Se uma tarefa de busca de falha no for encontrada, ento a opodeve ser por manuteno no programada (corretiva ) ou reprojetar o sistema, dependendo das
conseqncias resultantes da falha mltipla.
Para falhas com conseqncias para segurana e meio ambiente, uma tarefa pr-ativa
vale a pena ser realizada, se ela reduzir o risco da falha para um nvel mais baixo ou elimin-
lo. Se isto no for vivel, o sistema ou o processo deve ser reprojetado.
Para falhas com conseqncias operacionais, a tarefa pr-ativa vale a pena ser
realizada se o custo total de realiz-la em um perodo de tempo menor que o custo da
conseqncia operacional mais o custo para reparar o equipamento no mesmo perodo. Ou
seja, a tarefa tem que ser justificada economicamente. Se a tarefa pr-ativa no for
-
8/12/2019 confiabilildade
52/149
37
justificvel economicamente, uma deciso deve ser tomada entre manuteno no programada
(corretiva ) se a conseqncia operacional aceitvel ou reprojetar o sistema ou processo, se a
conseqncia no aceitvel. Se a falha tem conseqncias no operacionais, uma tarefa pr-
ativa vale a pena ser realizada se o custo total de realiz-la em um perodo de tempo menor
que o custo do reparo do equipamento envolvido na falha no mesmo perodo. A tarefa tem
que ser justificada economicamente, caso contrrio a opo fica entre manuteno no
programada (corretiva ) se o custo de reparo no for alto ou reprojetar o sistema ou processo,
se o custo de reparo aceitvel. Moubray (1992, p.15) observa que esta abordagem da MCC
para as estratgias de manuteno escolhidas, leva a uma reduo substancial nos trabalhos de
rotina (tarefas pr-ativas) que sero mais bem executadas. Tambm ocorre eliminao de
tarefas no produtivas, resultando em uma manuteno mais efetiva.Existem variaes nos diagramas de deciso da MCC apresentados pelos diversos
autores conforme apresentado nas figuras 3.5 e 3.6.
Fig. 3.5 - rvore Lgica de Deciso (E) e o Diagrama de Seleo de Tarefas (D) .Fonte: Smith (1992, p. 90; 95)
-
8/12/2019 confiabilildade
53/149
38
Fig
.3
.6-
Diagr
ama
de
dec
iso
da
MCCcon
forme
Mou
bray
(2000
,p.2
00)
-
8/12/2019 confiabilildade
54/149
39
Segundo Nichols e Matusheski (2000, p.1), Smith (1992) pertence a outra escola de
pensamento que sugere que a unidade de produo seja dividida em sistemas e que somente as
tarefas da MCC que mitiguem falhas de sistema so consideradas, o que traz vantagens e
desvantagens em relao a abordagem baseada em componentes.
Alguns autores apresentam variaes no diagrama de deciso, como Johnston (2002,
p.367), Hauge e Johnston (2001, p.38) e Hauge et al. (2000, p.311). Tais variaes so
algumas vezes chamadas de Streamlined RCM Process, traduzido para Processo da MCC
Simplificada. O objetivo deste tipo de abordagem a simplificao da sistemtica da MCC
atravs do uso de padres pr-definidos de tarefas de acordo com o tipo de equipamento,
visando maior rapidez e eficincia no uso para equipamentos simples e no crticos, ainda que
completo e rigoroso para equipamentos complexos, caros e crticos. Moubray (2000b, p. 6 )ressalta, entre outros comentrios, que esta abordagem no considera os mesmos princpios
da MCC tradicional na qual a anlise feita sobre o equipamento dentro do seu contexto
operacional. A figura 3.7 abaixo mostra um diagrama de deciso de um processo simplificado
da MCC, segundo Hauge et al. (2000, p.314).
Fig. 3.7 - Diagrama de deciso de um processo simplificado da MCC.Fonte: Hauge et al. (2000, p.314).
Nichols e Matusheski (2000, p.1) observam que o Electric Power Research Institute
(EPRI) tem experimentado esta abordagem em algumas concessionrias de energia
americanas com variados nveis de sucesso. Hauge e Johnston (2001, p.36;38) relatam que o
-
8/12/2019 confiabilildade
55/149
40
processo da MCC simplificada uma ferramenta bastante utilizada nas atividades de
manuteno das bases de lanamento e aterrizagem do programa espacial americano,
mostrando que a diferena para a MCC tradicional est no uso de uma abordagem baseada em
procedimentos para identificao dos modos de falhas, onde os analistas examinam
procedimentos de manuteno para determinar quais modos de falhas esto sendo
prevenidos.
-
8/12/2019 confiabilildade
56/149
41
4 - TCNICAS DE ANLISE DE RISCO E CONFIABILIDADE
4.1 - CONCEITOS E CONSIDERAES INICIAIS
4.1.1 - Perigo e risco
Conforme observam Billinton e Allan (1992, p. 2 ), " a sociedade tem uma grande
dificuldade em distinguir entre um perigo, que pode ser priorizado em termos de sua
severidade, mas no leva em conta sua probabilidade, e risco, que considera no somente o
evento perigoso, mas tambm a sua probabilidade de ocorrncia".
Segundo o CCPS-AIChE (Center for Chemical Process Safety of the AmericanInstitute of Chemical Engineers, 1992, p.11), perigo uma caracterstica fsica ou qumica
inerente de um material, sistema, processo ou planta que tem o potencial de causar dano. O
risco funo da freqncia de ocorrncia e da conseqncia de determinado perigo (DNV,
2003, p.11). Os termos perigo, risco, anlise e avaliao so usados pelos autores em
combinaes diversas na bibliografia. Tambm na lngua inglesa, observa-se diferentes
nomenclaturas com as palavras hazard, risk, analysis, evaluatione assessment. Lafraia (2001,
p.110), por exemplo, traduz risk ou hazard como risco e danger como perigo. O termo"Hazard evaluation (HE)" que pode ser traduzido como avaliao de perigos usado pelo
CCPS-AIChE (1992). King e Magid (1979, p. 194) usam o termo "Hazard analysis" que pode
ser traduzido como anlise de perigos. Os termos "Risk Assessment" como em Hauge e
Johnston (2001, p.36) e "Hazard Assessment" como em Lees (1991, v.1, p.175) tambm so
encontrados em publicaes na lngua inglesa. Em Melo et al. (2002, p.3) encontramos o
termo Avaliao de Risco. A expresso "Anlise de Perigos" tambm adotada por alguns
autores a exemplo de Arajo e Lima et al. ([199-], p.4-1). Rovisco ([199-], p.1) citando
Kolluru et al., (1996) observa que " Anlise de Risco e Avaliao de Risco so termos
frequentemente utilizados como sinnimos, embora a anlise de risco seja mais ampla
incluindo os aspectos de gesto do risco ". Para os objetivos deste trabalho usa-se o termo
"Anlise de Risco", principalmente por ser bastante usado no Brasil entre os especialistas da
rea, nas indstrias petroqumicas e em concordncia com a viso ampla apresentada por
Rovisco ([199-], p.1).
Lafraia (2001, p.111) apresenta duas relaes interessantes. Uma relao figurativa
entre perigo e risco:
Risco = Perigo / Medidas de controle
-
8/12/2019 confiabilildade
57/149
42
O mesmo autor define que matematicamente o risco pode ser expresso pela relao:
Risco = (Probabilidade de ocorrncia).( Deteco).( Severidade das conseqncias)
Observa-se na expresso acima o aparecimento de mais uma varivel presente no
risco: a deteco, definida por Lafraia (2001, p.111) como uma avaliao da probabilidade de
se encontrar uma falha antes que a mesma se manifeste.
Um outro aspecto apresentado por Lees (1991, v.1, p.177) o risco r para um
indivduo. O risco rpode ser calculado pela equao 4.1:
=
=n
i
ii fxN
r1
1
(4.1)
ondexi o nmero de mortes em um tipo de acidente em potencial; fi a freqncia de tal
acidente; no nmero de tipos de acidentes em potencial e N o nmero total de pessoas sob o
risco.
As expresses acima mostram que possvel uma quantificao e priorizao dos
riscos envolvidos em uma determinada falha ou atividade. Lafraia (2001, p.113) ilustra isto
com a seguinte afirmao: " Uma falha pode ocorrer frequentemente, mas ter pequena
importncia e ser facilmente detectvel. Nesse caso, no apresentar grandes problemas
(baixo risco). Uma falha que tenha baixssima probabilidade de ocorrncia, mas
extremamente grave - por exemplo um vazamento de material radiativo de um reator nuclear -
merecer uma grande ateno..."
4.2.2 - Anlise de risco
Um estudo de anlise de risco uma tentativa organizada de identificar e analisar a
significncia das situaes associadas com o projeto ou atividade (CCPS-AIChE, 1992, p.11).
o processo ou procedimento para identificar, caracterizar, quantificar e avaliar os riscos e
seu significado, segundo Lafraia (2001, p.111). So realizados para apontar deficincias e
pontos fracos no projeto ou operao de uma planta.
As anlises geralmente focam as questes de segurana de processo, como efeitos
agudos de emisses qumicas no programadas sobre pessoal da planta ou pblico em geral.
Estes estudos complementam atividades industriais de segurana e sade mais tradicionais,
tais como proteo contra deslizamentos ou quedas, uso de equipamentos de proteo
individual, monitoramento de exposio de empregados substncias qumicas e outras.
-
8/12/2019 confiabilildade
58/149
43
Muitas tcnicas podem auxiliar no alcance de necessidades da planta sejam operacionais,
econmicas ou ambientais.
Apesar da anlise de risco tipicamente usar mtodos qualitativos para anlise de falhas
potenciais de equipamentos e erros humanos que podem resultar em acidentes, elas podem
tambm identificar falhas nos sistemas de gerenciamento de um programa de segurana de
processo (PSP) de uma organizao, como por exemplo, falhas no gerenciamento de
mudanas ou deficincia nas suas prticas de manuteno (CCPS-AIChE, 1992, p.11). As
tcnicas individuais de Anlise de Risco podem ser usadas, por exemplo, para (1) investigar
as provveis causas de um incidente j ocorrido, (2) como parte de um programa de
gerenciameno de mudanas na planta, e (3) para identificar equipamentos crticos sob aspecto
de segurana para manuteno especial , testes, ou inspeo como parte de um programa deintegridade mecnica (CCPS-AIChE, 1992, p.7).
Para Dhillon (1982, p.164) os trs elementos bsicos chaves da anlise de risco que
devem estar presentes em qualquer abordagem so: (1) identificao de perigos potenciais, (2)
avaliao dos eventos, sua importncia, probabilidade de ocorrncia e efeitos e (3)
comunicao dos resultados finais para a organizao com a definio das medidas corretivas,
prazos, responsabilidades e recursos.
Todas as tcnicas de anlise de risco so mais completas e efetivas quando conduzidasatravs de um grupo de pessoas com experincia nas diversas atividades envolvidas:
segurana , instrumentao, mecnica, eltrica, operao, etc (CCPS-AIChE, 1992, p.12). As
avaliaes podem ser conduzidas para auxiliar o gerenciamento de risco de um processo
desde os estgios iniciais da Pesquisa e D