Unidade 5 Confiabilidade de sistemas série paralelo

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Confiabilidade de sistemas série-paralelo
Unidade 5
Eng. Hugo Bassi, M. Sc.
UNIDADE 5
Confiabilidade de sistemas série-paralelo
Disciplina: Engenharia de Manutenção e Confiabilidade – Prof. Hugo Bassi
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Agenda
Introdução
Sistemas em série
Sistemas em paralelo
Sistemas paralelo-série e série-paralelo
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O que são sistemas?
Sistema é todo o conjunto de componentes interconectados segundo um projeto predeterminado, de forma a realizar um conjunto de funções de maneira confiável e com bom desempenho
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Representação de componentes
Componente i ilustrado na forma de bloco funcional
Sempre que existir uma conexão entre os pontos extremos (a) e (b), diz-se que uma função específica do componente é atingida.
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Representação de sistemas
Sistema ilustrado na forma de diagrama de blocos
Sempre que existir uma conexão entre os pontos extremos (a) e (b), diz-se que uma função específica do sistema é atingida.
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Sistemas em série
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Confiabilidade de sistemas em série
Aplicando o teorema binomial, obtém-se:
Aproximações geradas para o sistema:
(componentes distintos)
(componentes iguais)
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Propriedade do arranjo em série
Ex. 1 a 4
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Quanto maior a quantidade de componentes interdependentes, menor a confiabilidade de todo o sistema.
INTERESSANTE: num sistema com 400 componentes, mesmo se a confiabilidade de cada componente individual for 99%, o sistema todo estará trabalhando com menos do que 5% do tempo.
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Sistemas em paralelo
Todos os componentes devem falhar para que o sistema falhe.
A confiabilidade de um sistema em paralelo de componentes independentes é determinada a partir da sua não-confiabilidade, isto é:
A confiabilidade do sistema é dada pela probabilidade complementar:
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Três tipos de arranjo em paralelo
Paralelo puro
Componentes em operação simultânea
Falhas não afetam desempenho dos componentes sobreviventes
A expressão de confiabilidade apresentada anteriormente serve para este tipo de sistema.
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Três tipos de arranjo em paralelo
Paralelo com standby
Supondo uma taxa de falha constante λ, tem-se a seguinte confiabilidade resultante para o sistema:
Chave de troca
Componente em standby só é ativado quando um componente em operação falhar (sistema dinâmico)
Exemplo: acionamento de um gerador em um hospital em caso de falta de energia.
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Três tipos de arranjo em paralelo
Paralelo compartilhado
Componentes ativados simultaneamente.
A taxa de falha dos componentes sobreviventes aumenta à medida que falhas ocorrem.
Exemplo: sistema de turbinas de um avião. Se uma das turbinas deixar de operar, as turbinas remanescentes deverão sustentar uma carga de operação maior, o que acarretará em aumento na sua taxa de falha.
Análise de sistemas compartilhados utiliza diagrama de estado do sistema:
Ex. 5 a 7
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Combinações paralelo-série e série-paralelo
Paralelo-série
Série-paralelo
Análise é feita decompondo sistemas em subsistemas em série e paralelo
Exemplos:
Ex. 8 a 9
Redundância no nível do componente (redundância de baixo nível)
Redundância no nível do sistema (redundância de alto nível)
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Combinações paralelo-série e série-paralelo
Qual configuração ao lado apresenta maior confiabilidade, supondo que todos os componentes apresentam confiabilidade idêntica R?
Paralelo-série
Série-paralelo
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Combinações paralelo-série e série-paralelo
Conclusão importante
Pode-se demonstrar que a redundância de baixo nível resulta em sistemas com confiabilidade pelo menos tão grande quanto a de sistemas com redundância de alto nível. A diferença, entretanto, não é tão pronunciada quando os componentes apresentam alta confiabilidade (R > 0,9).
Sendo assim, sempre que o sistema em estudo viabilizar, será mais benéfico prover componentes sobressalentes do que sistemas sobressalentes.
R (série-paralelo) ≥ R (paralelo-série)
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Em caso de dúvidas ou sugestões, 
hugo.bassi@newtonpaiva.br
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