Trabalho Falhas

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON 
CAMPUS BURITIS
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
MANUTENÇÃO
Falhas
BELO HORIZONTE
2013.2
MANUTENÇÃO
Falhas
Professor:
Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Mecânica do Centro Universitário Newton, na Disciplina de Manutenção.
BELO HORIZONTE
2013.2
INTRODUÇÃO
Todos os tipos de máquinas desgastam-se naturalmente ao longo do que é chamada "vida útil“. A máquina nunca quebra totalmente de uma só vez, mas pára de trabalhar quando alguma parte vital de seu conjunto se danifica.
A parte vital pode estar no interior da máquina, no mecanismo de transmissão, no comando ou nos controles, estar no exterior, em partes rodantes ou em acessórios. Este fenômeno é inevitável, de modo que nunca ocorre de uma máquina se recuperar, passando a operar como nova após ter apresentado uma falha operacional.
Os mecanismos de desgaste ou deterioração que atuam sobre um componente podem ser de natureza mecânica, elétrica, térmica, química ou operacional. O efeito acumulativo dos mecanismos de desgaste se manifesta pela falha ou quebra do equipamento. Define-se como "falha ou quebra" a perda da função básica de um componente ou peça, com interrupção (falha funcional) ou degeneração da mesma (falha potencial).
A prevenção de quebras só pode ser efetivada após a constatação de que um determinado mecanismo de desgaste está ocorrendo. Esse fato só se torna evidente aos nossos sentidos nos estágios finais do mesmo, ou seja, quando a falha já ocorreu. Por esse motivo são utilizadas técnicas de análise de falhas que irão revelar a natureza do desgaste ou degeneração, objetivando evitar a repetição dessas ocorrências, minimizando os custos e os danos. 
TIPOS DE FALHAS
Antes de detectar e corrigir uma falha, muitas vezes, antes mesmo que ela aconteça, é preciso saber identificar o que é realmente considerado falha e qual seu grau de intensidade:
Falha: quando um componente não executa uma determinada tarefa conforme o esperado;
Falha primária: o componente que falhou e, consequentemente, causou as falhas secundárias. Um exemplo disso seria uma falha do rolamento que, se negligenciada, resultará na falha secundária;
Falha secundária: falha causada por outras falhas primárias e que poderiam ser evitadas se as primárias fossem sanadas a tempo;
Concentrações de carga de estresse: quando uma determinada não pode suportar uma alta carga de esforço, normalmente é o ponto de partida de algumas avarias, deformações e defeitos nos componentes.
MODOS DE FALHA
Os profissionais e engenheiros especializados em realizar as análises de causa de falhas podem utilizar diferentes formas e sistemas para detectar as avarias, entretanto a maneira mais prática para os gestores e engenheiros de manutenção e confiabilidade é classificar as falhas por sobrecarga, fadiga, corrosão influenciada fadiga, corrosão e desgaste.
Sobrecarga: a aplicação de uma única carga faz com que a peça se deforme ou se “frature” quando a carga é aplicada;
Fadiga: cargas flutuantes no decorrer de um período de tempo relativamente prolongado provocam este tipo de falha e, normalmente, deixa sinais de fadiga no metal;
Fadiga influenciada por corrosão: a corrosão reduz substancialmente a resistência à fadiga da maioria dos metais e, eventualmente, provoca falha em cargas relativamente leves;
Corrosão: o desgaste da peça é o resultado da ação elétrica da corrosão, causando uma perda de material;
Desgaste: o próprio uso inadequado da ferramenta, componente ou equipamento pode acarretar um desgaste precoce nas peças.
Para interpretar uma falha com precisão, o analista tem que coletar todos os fatos pertinentes e, em seguida, decidir o que lhes causou seguindo os passos a seguir:
Decidir qual tipo de análise aplicar;
Saber o que aconteceu durante o processo de uso do equipamento ou componente;
Fazer investigação preliminar;
Coletar dados;
Determinar o que e como fracassou;
Examinar a analisar a falha primária;
Determinar o tipo de falha e o que a causou;
Identificar as causas da falha. 
CAUSAS DAS FALHAS
A origem dos danos pode ser assim agrupada:
• Erros de especificação ou de projeto: A máquina ou alguns de seus componentes não correspondem às necessidades de serviço. Os problemas se envolvem nos fatores:
	- Dimensões;
	- Rotações;
	- Marchas;
	- Materiais;
	- Tratamentos térmicos;
	- Ajustes;
	- Acabamentos superficiais;
	- Desenhos errados.
• Falhas de fabricação: A máquina, com componentes falhos, não foi montada corretamente. Consequência disso:
	- Aparecimento de trincas;
	- Inclusões;
	- Concentração de tensões;
	- Contatos imperfeitos;
	- Folgas exageradas ou insuficientes;
	- Empeno ou exposição de peças a tensões não previstas no projeto.
• Instalação imprópria: Trata-se de desalinhamento dos eixos entre o motor e a máquina acionada. Os desalinhamentos surgem devido a:
	
	- Fundação (local de assentamento da máquina) sujeita a vibrações;	
	- Sobrecargas;
	- Trincas;
	- Corrosão.
• Manutenção imprópria: Trata-se da perda de ajustes e da eficiência da máquina em razão dos seguintes fatores:
	
	- Sujeira;
	- Falta momentânea ou constante de lubrificação;
	- Lubrificação imprópria;
	- Superaquecimento (excesso ou insuficiência da viscosidade do lubrificante);
	- Falta de reapertos;
	- Falhas de controle de vibrações. 
• Operação imprópria: Trata-se de sobrecarga, choques e vibrações que acabam rompendo o componente mais fraco da máquina. Esse rompimento, geralmente, provoca danos em outros componentes ou peças da máquina.
As falhas são inevitáveis quando aparecem por causa do trabalho executado pela máquina. Neste caso, manutenção restringe-se à observação do progresso do dano para que se possa substituir a peça no momento mais adequado. 
CARACTERÍSTICAS DAS FALHAS
Os danos e defeitos de peças, geralmente, residem nos chamados intensificadores de tensão, e estes são causados por erro de projeto ou especificações. Se os intensificadores de tensão residem no erro de projeto, a forma da peça é o ponto crítico a ser examinado, porém, se os intensificadores de tensão residem nas especificações, estas são as que influirão na estrutura interna das peças. O erro mais freqüente na forma da peça é a ocorrência de cantos vivos. Com cantos vivos, as linhas de tensão podem se romper facilmente.
FTA - ANÁLISE DA ÁRVORE DAS FALHAS 
A crescente necessidade de melhorar a qualidade de produtos e a satisfação dos clientes tem popularizado vários métodos e técnicas que visam melhorar a confiabilidade de produtos e processos. Uma destas técnicas é a Análise da Árvore de Falhas (FTA - Fault Tree Analysis), que visa melhorar a confiabilidade de produtos e processos através da análise sistemática de possíveis falhas e suas conseqüências, orientando na adoção de medidas corretivas ou preventivas.
O processo de construção da árvore tem início com a percepção ou previsão de uma falha, que a seguir é decomposto e detalhado até eventos mais simples. A análise da árvore de falhas é uma técnica top-down, pois parte de eventos gerais que são desdobrados em eventos mais específicos.
Diagrama FTA aplicado à uma falha em um motor de elétrico. 
É possível adicionar ao diagrama elementos lógicos, tais como ‘e’ e ‘ou’, para melhor caracterizar os relacionamentos entre as falhas. Dessa forma é possível utilizar o diagrama para estimar a probabilidade de um falha acontecer a partir de eventos mais específicos.
Árvore de superaquecimento em um motor elétrico utilizando elementos lógicos: 
FMEA – ANÁLISE DE MODOS E EFEITOS DE FALHAS 
Outra técnica que visa melhorar a confiabilidade de produtos e processos é a Análise de Modos e Efeitos de Falhas (FMEA - Failure Mode and Effect Analysis). É uma ferramenta que busca, em princípio,evitar, por meio da análise das falhas potenciais e propostas de ações de melhoria, que ocorram falhas no projeto do produto ou do processo.
Com a sua utilização, diminui-se as chances do produto ou processo falhar, aumentando sua confiabilidade. A metodologia FMEA é utilizada para diminuir as falhas de produtos e processos existentes e para diminuir a probabilidade de falha em processos administrativos. Tem sido empregada também em aplicações específicas tais como análises de fontes de risco em engenharia de segurança e na indústria de alimentos.
Obs.: A norma QS 9000 especifica o FMEA como um dos documentos necessários para um fornecedor submeter uma peça/produto à aprovação da montadora. 
Tipos de FMEA
Esta metodologia pode ser aplicada tanto no desenvolvimento do projeto do produto como do processo. As etapas e a maneira de realização da análise são as mesmas, ambas diferenciando-se somente quanto ao objetivo. As análises FMEA´s são classificadas em:
	
	FMEA DE PROTUDO;
	FMEA DE PROCESSO;
	FMEA DE PROCEDIMENTO (menos comum).
FMEA DE PRODUTO: 
São consideradas as falhas que poderão ocorrer com o produto dentro das especificações do projeto. O objetivo desta análise é evitar falhas no produto ou no processo decorrentes do projeto. É comumente denominada também de FMEA de projeto.
FMEA DE PROCESSO: 
O objetivo desta análise é evitar falhas do processo, tendo como base as não conformidades do produto com as especificações do projeto.
FMEA DE PROCEDIMENTOS
Analisa-se as falhas potenciais de cada etapa do processo com o mesmo objetivo que as análises anteriores, ou seja, diminuir os riscos de falha. 
Aplicação da FMEA
- Diminuição da probabilidade da ocorrência de falhas em projetos de novos produtos ou processos;
- Diminuição da probabilidade de falhas potenciais (ou seja, que ainda não tenham ocorrido) em produtos/processos já em operação;
- Aumento da confiabilidade de produtos ou processos já em operação por meio da análise das falhas que já ocorreram;
- Diminuição dos riscos de erros e aumento da qualidade em procedimentos administrativos. 
Planejamento
Esta fase é realizada pelo responsável pela aplicação da metodologia e compreende:
- Descrição dos objetivos e abrangência da análise: 
Se identifica-se qual(ais) produto(s)/processo(s) será(ão) analisado(s);
- Formação dos grupos de trabalho: 
Define-se os integrantes do grupo, que deve ser preferencialmente pequeno (entre 4 a 6 pessoas) e multidisciplinar (contando com pessoas de diversas áreas como qualidade, desenvolvimento e produção);
- Planejamento das reuniões:
As reuniões devem ser agendadas com antecedência e com o consentimento de todos os participantes para evitar paralisações;
- Preparação da documentação.
Preenchimento do formulário FMEA de acordo com o quadro: 
 Avaliação dos Riscos
Nesta fase são definidos pelo grupo os índices de severidade (S), ocorrência (O) e detecção (D) para cada causa de falha, de acordo com critérios previamente definidos. Depois são calculados os coeficientes de prioridade de risco (R), por meio da multiplicação dos outros três índices. 
Quando o grupo estiver avaliando um índice, os demais não podem ser levados em conta, ou seja, a avaliação de cada índice é independente. No caso de FMEA de processo pode-se utilizar os índices de capacidade da máquina, (Cpk) para se determinar o índice de ocorrência. 
Melhoria
Nesta fase, lista-se todas as ações que podem ser realizadas para diminuir os riscos. Estas medidas podem ser:
De prevenção total ao tipo de falha;
De prevenção total de uma causa de falha;
Que dificultam a ocorrência de falhas;
Que limitem o efeito do tipo de falha;
Que aumentam a probabilidade de detecção do tipo ou da causa de falha. 
Importância
A metodologia FMEA é importante porque pode proporcionar para a empresa:
- Uma forma sistemática de se catalogar informações sobre as falhas dos produtos/processos;
- Melhor conhecimento dos problemas nos produtos/processos;
- Ações de melhoria no projeto do produto/processo, baseado em dados e devidamente monitoradas (melhoria contínua);
- Diminuição de custos por meio da prevenção de ocorrência de falhas;
- O benefício de incorporar dentro da organização a atitude de prevenção de falhas, a atitude de cooperação e trabalho em equipe e a preocupação com a satisfação dos clientes;
COMPARAÇÃO ENTRE FTA E FMEA
REFERÊNCIAS
www.numa.org.br/conhecimentos/conhecimentos_port/pag_conhec/FTA.htm 
www.numa.org.br/conhecimentos/conhecimentos_port/pag_conhec/FMEAv2.html 
www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/2004-tipos-de-falhas-em-manutencao/ 
www.mecatronicaatual.com.br/artigos/1428-engenharia-de-manuteno-anlise-de-falhas 
www.essel.com.br/cursos/material/01/Manutencao/13manu.pdf