confiabilidade

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CONFIABILIDADE
Prof. M. Sc. Leandro Valoto
Confiança
Confiança é o ato de deixar de analisar se um fato é ou não verdadeiro, entregando essa análise à fonte de onde provém a informação e simplesmente considerando-a.
Se refere a dar crédito, considerar que uma expectativa sobre algo ou alguém será concretizada no futuro. 
Confiança é o resultado do conhecimento sobre alguém. Quanto mais informações sobre quem necessitamos confiar, melhor formamos um conceito positivo da pessoa.
Confiabilidade
Em geral, confiabilidade (definição sistêmica) é a capacidade de uma pessoa ou sistema de realizar e manter seu funcionamento em circunstâncias de rotina, bem como em circunstâncias hostis e inesperadas.
Confiabilidade é a probabilidade de um item desempenhar uma função, sob condições especificas, de forma adequada, como previsto no projeto, durante um período de tempo pré-determinado.
Confiabilidade
Confiabilidade também está associada a garantia de execução de funcionalidades sistêmicas para atender requisitos não funcionais.
Probabilidade de que um componente, equipamento ou sistema exercerá sua função sem falhas (com sucesso), por um período de tempo previsto, sob condições de operação específicas.
Confiabilidade
A operação prolongada e eficaz dos sistemas produtivos de bens e serviços é uma exigência vital em muitos domínios. Nos serviços, como a Produção, Transporte e Distribuição de Energia, ou no serviço de transportes, as falhas súbitas causadas por fatores aleatórios devem ser entendidas e contrabalançadas se pretende-se evitar os danos não só econômicos mas especialmente sociais.
Confiabilidade
Também nas Indústrias, hoje caracterizadas por unidade de grande volume de produção e de alta complexidade, dotadas de sistemas sofisticados de automação, impõe-se, com grande acuidade, a necessidade de conhecer e controlar as possibilidades de falhas, parciais ou globais, que possam comprometer, para lá de certos limites, a missão produtiva. 
As perdas operativas traduzem-se aqui por elevados prejuízos econômicos para a empresa e para o país.
Confiabilidade
A teoria da Confiabilidade (ou, apenas, Confiabilidade) usa como ferramentas principais:
• A Estatística Matemática
• A Teoria das Probabilidades
• O conhecimento experimental das causas das falhas e dos parâmetros que as caracterizam nos diversos tipos de componentes e sistemas.
• As regras e estratégias para melhorar o desempenho dos sistemas de várias naturezas e as técnicas para o desenvolvimentos dos sistemas.
Confiabilidade
No entanto, muita empresas ainda utilizam a técnica do...
Confiabilidade
Uma das finalidades da Confiabilidade é a elaboração de regras que permitam a concepção de sistemas muito complexos (computadores, redes elétricas, usinas químicas, sistemas de geração elétrica, aviões, naves espaciais, sistema de controle e proteção, etc.) capazes de funcionar satisfatoriamente mesmo com a ocorrência de falhas em alguns dos seus componentes mais críticos
Um dos primeiros domínios onde, por força da necessidade foram usados cômputos estatísticos para a determinação da confiabilidade foi o da Produção e Distribuição de Energia Elétrica.
Mas foram, especialmente, o advento dos computadores de altíssima complexidade de circuito e com enorme número de componentes, as missões espaciais e as necessidade militares que forçaram à maturação, em termos mais elaborados, da Teoria da Confiabilidade.
Confiabilidade
Confiabilidade
Domínios onde a T.C é de aplicação necessária:
• Sistemas elétricos de potência, de geração, transmissão e distribuição.
• Concepção de sistemas eletrônicos analógicos e digitais.
• Redes de transporte, aéreas, marítimas e terrestres.
• Organização da Manutenção Corretiva e Preventiva dos processos e serviços.
• Cadeias de produção de peças.
• Estocagem de peças.
• Usinas nucleares.
• Missões Espaciais.
• Concepção de sistemas de controle e proteção.
• Planejamento da expansão dos Sistemas de Produção e Transporte de Energia Elétrica, etc.
Falhas
Entende-se por falhas a diminuição parcial ou total da eficácia, ou capacidade de desempenho, de um componente ou sistema.
De acordo com o nível de diminuição da capacidade, pode se classificar as falhas em:
• Falhas Totais
• Falhas Parciais
Falhas
Falhas
Por exemplo, um rolamento de esferas defeituoso pode ainda operar durante algum tempo, apesar de ruidoso e com sobreaquecimento (falha parcial) ao passo que a capacidade de desempenho de uma lâmpada fundida é nula, sem qualquer meio termo.
Conforme o modo como a falha evolui no tempo, desde o seu início, podemos considerar duas possibilidades de falhas:
		• Falhas Catastróficas
		• Falhas Graduais
Falhas
Como falhas catastróficas, cita-se um curto-circuito numa linha de transporte de energia elétrica ou um bloco motor de explosão quebrado.
A alteração gradual da emissão catódica de um monitor de computador ou o desgaste na camisa de um cilindro de um motor diesel, constituem casos de falhas graduais (ou paramétricas).
Falhas
Em alguns domínios da indústria e dos serviços podem ocorrer, quanto à duração da falha:
• Falhas Temporárias (curto-circuito linha terra ou entre fases, devido a uma causa passageira)
• Falhas Intermitentes (mau contato no borne de um relé)
• Falhas Permanentes (lâmpada fundida, bobina queimada)
Causa de Falhas Prematuras:
Processo de fabricação inadequados
Controle de Qualidade deficiente
Mão de obra desqualificada
Instalação imprópria
Amaciamento insuficiente
Falta de testes de condicionamento
Materiais fora de especificação
Componentes não testados
Falha de componentes no transporte/estocagem
Contaminação
Erro humano
Causa de Falhas Casuais:
Cargas aleatórias maiores que as esperadas
Aplicação indevida
Erro humano durante o uso
Fenômenos naturais imprevisíveis
Causa de Falhas por Desgaste:
desgaste/abrasão
degradação da resistência
Fadiga
Fluência ( Entre deformação plástica e elástica)
Corrosão
Deterioração Ex. isolantes, borrachas
Manutenção deficiente
Curva da Banheira
Componentes eletrônicos
Software
Equipamento Mecânico
A Confiabilidade resulta da:
- concepção e da qualidade de fabricação do equipamento (características intrínsecas).
- das condições de serviço em que decorre a sua operação (características extrínsecas).
Confiabilidade
Condições de serviço é o conjunto de “condições” sob a quais um equipamento é previsto funcionar. Divide-se em “condições de carga” e “condições ambientais”.
A Confiabilidade é calculada para condições de serviço muito precisas, pelo que quaisquer desvios das condições especificadas resultarão também em desvios da fiabilidade esperada.
Confiabilidade
Confiabilidade Intrínseca e Extrínseca
O conhecimento da confiabilidade não nos garante que um determinado equipamento funcionará sem falhar durante um determinado intervalo de tempo, mas unicamente a probabilidade do equipamento não falhar nesse intervalo de tempo (ou que, em média, um certo número de avarias ocorrerá, durante esse intervalo).
	
Confiabilidade Intrínseca e Extrínseca
	Ou seja, o conhecimento da confiabilidade dá-nos o número de avarias que em média ocorrerá, durante um intervalo de tempo.
	A informação necessária ao cálculo da fiabilidade pode obter-se a partir de duas fontes:
		
	- os fabricantes : Confiabilidade intrínseca
	- os utilizadores : Confiabilidade extrínseca
	
Os fabricantes podem determinar a fiabilidade de um equipamento a partir de ensaios normalizados. O resultado obtido é independente da aplicação real.
	Esta fiabilidade denomina-se:
		- Confiabilidade inerente OU
		- Confiabilidade intrínseca OU
		- Confiabilidade à saída de fábrica.
Esta confiabilidade resulta da qualidade intrínseca do projeto, determinante para o nível de desempenho da função.
Confiabilidade Intrínseca
Os utilizadores podem determinar a confiabilidade de um equipamento a partir da experiência da sua aplicação (ou fornecer os dados ao fabricante,
que os tratará estatisticamente). O resultado assim obtido depende inteiramente da aplicação real.
	Esta fiabilidade denomina-se confiabilidade demonstrada ou extrínseca.
	Reveste-se de grande importância prática, pois constitui uma média obtida a partir de grande número de aplicações diferentes e durante um longo período. 
Confiabilidade Extrínseca
A competitividade obriga a que se concebam e produzam equipamentos com perfomances crescentes.
Tal fato, conduz frequentemente à exigência de que:
Os equipamentos suportem cargas maiores
Força os sistemas a funcionarem perto dos limites de resistência
Comportem maior número de funções ( aumentando assim a complexidade)
Implica maior número de componentes
Requisitos da Confiabilidade
Qualquer uma destas exigências resulta fatalmente em maior número provável de avarias, a menos que se possam adotar medidas de prevenção adequadas.
A melhoria da performance e da fiabilidade têm, assim, de ser conciliadas por compromisso.
Requisitos da Confiabilidade
Adicionalmente, e por considerações semelhantes:
- A redução de custos e a melhoria da conffiabilidade têm que ser igualmente conciliadas por compromisso.
Quanto maior for a confiabilidade desejada, maiores serão os custos para a obter. A forma de conseguir os compromissos necessários depende da aplicação em causa, e dos requisitos da fiabilidade apropriados.
Requisitos da Confiabilidade
Exemplos:
Um carro de competição – os requisitos de confiabilidade são naturalmente secundários face aos requisitos de desempenho.
Um avião comercial – os requisitos de confiabilidade são naturalmente predominantes sobre quaisquer outros.
Requisitos da Confiabilidade
Em situações intermédias, os requisitos de fiabilidade colocam-se mais em termos económicos – interessa encontrar o melhor compromisso entre o custo de obtenção de uma fiabilidade elevada e o custo resultante de paragens por avarias.
Isto é , custos de fiabilidade versus custos de não fiabilidade.
Requisitos da Confiabilidade
Etapas da Fiabilidade
	Se admitirmos o principio de que qualquer equipamento deve funcionar em condições que proporcionem a maior eficácia, segurança e economia de meios, então torna-se necessário percorrer três etapas:
				MEDIR
				MELHORAR
				OTIMIZAR
MEDIR – 1ª Etapa da Fiabilidade
Deduzir a expressão de fiabilidade adequada a cada tipologia de equipamento, e investigar o seu resultado.
O cálculo inicia-se com cada componente elementar, prosseguindo, depois, tendo em consideração as inter-relações dos vários componentes, através dos diversos níveis superiores de integração, até ao nível de todo o conjunto. Este pode ser tão extenso e complexo como um equipamento, ou mesmo todo um sistema (ou organização).
MELHORAR – 2ª Etapa da Fiabilidade
	Procurar as formas mais adequadas conducentes à melhoria da confiabilidade global, limitadas por compromissos de custo e de segurança.
	A melhoria da confiabilidade global pode ser obtida por:
Reduzir ao mínimo possível a complexidade;
Aumentar a confiabilidade dos componentes;
Introduzir componentes redundantes;
Estabelecer rotinas de inspecção e de manutenção preventiva.
	As duas últimas permitem que a confiabilidade do sistema tenda para 100%- meta apenas contrariada por restrições de pesos, volume ou disponibilidade.
OTIMIZAR – 3ª Etapa da Fiabilidade
	
	Maximizar a fiabilidade do equipamento, considerando-se como adquiridos um determinado peso, volume, custo e disponibilidade ou, inversamente, para uma fiabilidade fixada como objectivo, otimizar aquelas restrições.