AULA CONFIABILIDADE (1)

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MANUTENÇÃO CENTRADA EM
CONFIABILIDADE
João Mario Fernandes
As etapas da aplicação da confiabilidade
CONFIABILIDADE:
Probabilidade de que um componente, equipamento ou sistema 
exercerá sua função sem falhas, por um período de tempo previsto, 
sob condições de operação especificadas.
CONFIABILIDADE:
Os benefícios da aplicação da Manutenção Centrada em 
Confiabilidade
-Projeto;
Redução da complexidade
Redundância para assegurar tolerância a falha
Eliminação dos fatores de tensão
Teste de qualidade e revisão do projeto
Análise de falhas
-Produção;
Controle de materiais, métodos e alterações
Controle de métodos de trabalho e especificações
-Uso;
Instruções adequadas de uso e manutenção
Análise de falhas em serviço
Estratégias de reposição e de apoio logístico
Histórico da Confiabilidade
Após a primeira guerra mundial, Henley e Kumamoto desenvolveram 
análises do tempo relacionadas a confiabilidade (surgimento da indústria 
aeronáutica).
Na década de 40 surgiram teorias matemáticas e equações associadas a 
confiabilidade de um sistema em série (Robert Lusser – matemático).
Na década de 50 desenvolvimento de metodologias de cálculo e 
aplicações da confiabilidade.
-valorização da etapa de projeto
-análise de confiabilidade relacionadas ao comportamento 
humano
Histórico da Confiabilidade
Na década de 60 surgimento da teoria da Análise de Árvore de Falhas (H. 
A. Watson).
Na década de 70 os primeiros modelos computacionais de análise de 
confiabilidade.
A partir da década de 80 implantação definitiva da análise da confiabilidade 
em diversos setores da engenharia.
Custos da manutenção e da produção em função da confiabilidade.
Benefícios com a aplicação da Confiabilidade.
Menos paradas não programadas.
Menores custos de manutenção/ operação/ apoio.
Menores perdas por lucro cessante.
Fornecer soluções às necessidades atuais das indústrias como:
-Aumento de produtos/unidades mais lucrativas
-Flexibilidade
-Respostas rápidas às mudanças
-SMS
Eliminação das causas básicas das paradas não programadas.
Atuação nas causas básicas dos problemas e não nos sintomas.
Classificação dos modos de falha;
Seleção dos tipos de manutenção na MCC;
Curva da banheira
Curva da banheira
I- Mortalidade infantil (falhas prematuras)
Processo de fabricação deficiente
Mão-de-obra desqualificada
Amaciamento insuficiente
Pré-teste insuficiente
Materiais fora de especificação
Componentes não especificados
Componentes não testados
Sobrecarga no primeiro teste
Contaminação
Erro humano
Instalação imprópria
Curva da banheira
II- Período de Vida Útil (falhas casuais)
Interferência indevida tensão/resistência
Fator de segurança insuficiente
Cargas aleatórias maiores que as esperadas
Resistência menor que a esperada
Defeitos não detectáveis em ensaios
Erros humanos durante o uso
Aplicação indevida
Abusos
Fenômenos naturais imprevisíveis
Curva da banheira
III- Desgaste (falhas por desgaste)
Envelhecimento
Desgaste/abrasão
Degradação de resistência
Fadiga
Fluência
Corrosão
Manutenção insuficiente ou deficiente
Vida do projeto muito curta
Curva da banheira
Natureza da falha
Interferência Carga-Resistência
Interferência Carga-Resistência
Parâmetros da confiabilidade
Confiabilidade (R) : R= e
- t
Probabilidade de falhas (P): P= 1-R
Taxa de falhas: = 1/ TMEF 
= número de falhas/ número total de horas de operação
TMEF - tempo médio entre falhas
TMPR - tempo médio para reparos 
Disponibilidade: é a relação entre o tempo em que o equipamento ou 
instalação ficou disponível para produzir e o tempo total.
D= TMEF/ (TMEF+TMPR)
TMPR – Tempo médio para reparos
Sistemas em paralelo
Confiabilidade (R) : R= e
- t
A confiabilidade aumenta
R(t)= 1-(1-R1).(1-R2).(1-R3)
R3
R2
R1
Sistemas em série
Confiabilidade (R) : R= e
- t
A confiabilidade diminui
R2R1
R(t)= R1.R2.R3
R3
Exercício: Calcular a probabilidade de falha do sistema para 1.500 horas.
= 1/TMEF
R(t)= e
- t
P= 1-R
TMEF
Lâmpada= 1/3.000h
Fusível= 1/8.000h
Fonte= 1/9.000h
Interruptor= 1/10.000h
FUSÍVEL
INTERRUPTOR
LÂMPADA
Exercício 2: Calcular a probabilidade de falha do sistema para 1.500 horas 
com 3 lâmpadas.
= 1/TMEF
R(t)= e
- t
P= 1-R
TMEF
Lâmpada= 1/3.000h
Fusível= 1/8.000h
Fonte= 1/9.000h
Interruptor= 1/10.000h
FUSÍVEL
INTERRUPTOR
L 2
L 3
Análise de Árvore de Falhas - AAF (FTA Failure Tree Analysis)
O conceito fundamental da AAF consiste na tradução de um sistema físico 
em um diagrama lógico estruturado (árvore de falhas), em que certas 
causas específicas conduzem a um evento topo de interesse.
E
A B
A
FALHA
B
Análise de Árvore de Falhas – AAF 
O processo segue investigando as sucessivas combinações de falhas dos 
componentes até atingir as chamadas falhas básicas (ou eventos básicos da 
AF), as quais constituem o limite de resolução da análise. 
O evento indesejado é comumente chamado de “evento topo” da árvore.
EVENTO
TOPO
F1
E
F2
OU
F3
Evento Intermediário
Evento Básico
Evento não Desenvolvido
Evento Normal
Evento Condicional
AAF – Análise de Árvore de Falhas
Simbologia – Evento Intermediário
- Evento que resulta da combinação de eventos de falha através do 
portão lógico de entradas
AAF – Análise de Árvore de Falhas
Simbologia – Evento Básico
- Evento de falha básica que não requer desenvolvimento posterior
AAF – Análise de Árvore de Falhas
Simbologia – Evento não Desenvolvido
- Evento de falha não desenvolvido totalmente por falta de interesse 
ou informação
Evento não Desenvolvido
AAF – Análise de Árvore de Falhas
Simbologia – Evento Normal ou externo
- Evento Normal ou externo: significa um evento que é normalmente 
esperado de ocorrer como por exemplo uma mudança de fase num 
sistema dinâmico; portanto, o símbolo mostra eventos que não são 
falhas.
Evento Normal
AAF – Análise de Árvore de Falhas
Simbologia – Evento Normal ou externo
- Evento Condicional: elipse que registra qualquer condição ou 
restrição a qualquer porta lógica. Normalmente é usado com a porta
“Inibidora” e “E Prioritário”.
Evento Condicional
AAF - Elementos lógicos
OU
E Elemento "E"
Elemento "OU"
Transferência
Porta Inibida
E
S
Elemento "E prioridade"E
Porta k/nk/n
Elemento lógico “OU”
OU
A B
FALHA
A
I
0
0
I
B
I I
00
I I
0 I
FALHA
Elemento lógico“E”
E
A B
FALHA
A B FALHA
I 0 0
0 I 0
I I I
0 0 0
Elemento lógico“E prioridade”
Porta “E prioridade” é uma porta “E” especial onde o evento saída ocorre 
somente se todos os eventos de entrada ocorrem numa seqüência 
ordenada especificada, que normalmente é mostrada dentro de uma 
elipse desenhada do lado direito da porta.
F1 F2
E
FALHA
F2, F1
Elemento "E prioridade"E
F2
F1
AAF – Análise de Árvore de Falhas
Elemento Lógico – Porta Inibida ou Inibidora
- Porta Inibidora: Representada por um hexágono, a saída ocorre 
quando uma entrada única atende a alguma condição (entrada 
condicional) que é colocada numa elipse do lado direito da porta 
inibidora.
Porta Inibida
AAF – Análise de Árvore de Falhas
Elemento Lógico – Porta k/n
- Porta k/n: É uma porta cuja saída ocorre se de n entradas pelo 
menos k ocorrem; o caso 1 de n se torna um “OU” e n de n se torna 
um “E”.
Porta k/nk/n
Sistema em paralelo
A confiabilidade R(t) aumenta
A probabilidade de falhar (evento topo) diminui
R1
F2F1
R2E
EVENTO
TOPO
R(t)= 1-(1-R1).(1-R2)
F= F1.F2
Sistema em série
A confiabilidade R(t) diminui
A probabilidade de falhar (evento topo) aumenta
F2F1
F= 1-(1-F1).(1-F2)
R(t)= R1.R2
R1 R2
OU
EVENTO
TOPO
Exemplo de Análise de Árvore de Falhas
Sistema de bombeamento
Evento topo: Interrupção de bombeio
FILTRO
BOMBA A
BOMBA B ALIMENTAÇÃO
ELÉTRICA
TUBULAÇÃO
Exemplo de Árvore de Falhas
FILTRO
BOMBA A
BOMBA B ALIMENTAÇÃO
ELÉTRICA
21
OU
INTERRUPÇÃO
DE BOMBEIO
FALHA DA
BOMBA
BLOQUEIO
DO FILTRO
FALHA DA
TUBULAÇÃO
3
FALHA DE
AMBAS AS
BOMBAS
FALHA DE
ALIMENTAÇÃO
ELÉTRICA
OU
54
E
FALHA BOMBA A FALHA BOMBA B
TUBULAÇÃO
Caldeira vertical flamotubular a GLP.
OU
E
Evento Intermediário
Evento Básico
Evento não Desenvolvido
Evento Normal
Evento Condicional
Elemento "E"
Elemento "OU"
Transferência
Porta Inibida
E
S
Elemento "E prioridade"E
Porta k/nk/n
Análise Funcional.
Função é toda e qualquer atividade que o item desempenha, sob o ponto de vista
operacional.
Na MCC o objetivo principal é preservar as funções do sistema, enquanto que na 
manutenção convencional o objetivo principal é preservar o equipamento.
Uma função normalmente é definida por um verbo mais um substantivo.
As funções podem ser classificadas em; primárias e secundárias.
As funções primárias exprimem o motivo pelo qual o item existe.
Ex. Bomba centrífuga - Transferir água do vaso A para o vaso B com vazão 
mínima de 200 l/mim.
Caldeira – Produzir vapor saturado seco com vazão de 200 kg/h a uma 
pressão de 10 kgf/cm2.
As funções secundárias são menos óbvias que as funções primárias.
Suas falhas podem ter conseqüências tão sérias como as funções primárias.
EX. Contenção, suporte, aparência, higiene, medições, etc.
Ex. Descrição de uma bomba centrífuga:
Componente Função Classificação
Carcaça Conter Líquido Secundária
Rotor Elevar Pressão Primária
Selo Garantir Vedação Secundária
Base Reduzir Vibração Secundária
ANÁLISE DE MODOS E EFEITOS DE FALHAS (Failure Mode and Effect 
Analysis - FMEA).
ANÁLISE DE MODOS E EFEITOS DE FALHAS E ANÁLISE DE 
CRITICIDADE – FMECA.
Técnica indutiva, estruturada e lógica para identificar e/ou antecipar a(s) 
causa(s) e efeitos de cada modo de falha de um sistema ou produto.
A análise resulta em ações corretivas, classificadas de acordo com sua 
criticidade, para eliminar ou compensar os modos de falhas e seus efeitos. 
(Lafraia)
A FMEA pode ser de produto ou processo.
Alguns dos benefícios de aplicação da FMEA
-Redução do tempo de ciclo de um produto.
-Redução do custo global de projetos.
-Melhorar o programa de testes de produtos.
-Reduzir falhas potenciais em serviço.
-Reduzir os riscos do produto para o consumidor (responsabilidade civil 
pelo produto).
-Desenvolver uma metodologia para a prevenção de defeitos ao invés de 
detecção e correção.
Objetivos da FMEA
Método sistemático para antecipar modos de falhas conhecidos ou 
potenciais e recomendar ações corretivas para eliminar ou compensar os 
efeitos das falhas.
Meio para identificar os testes necessários e os meios requeridos 
para certificar um projeto.
Meio documentado de revisão de projetos.
Sistema lógico para considerações, avaliações ou certificação de 
mudanças em; projetos, processos ou materiais.
FMECA – Etapas do Processo
-Estudo do sistema.
-Identificação da cada componente (Função).
-Identificação dos modos de falhas dos componentes (Funções).
-Análise dos efeitos de cada modo de falha sobre os outros componentes 
(funções) e sobre o sistema (Atividade).
-Determinação do grau de criticidade.
-Determinação das medidas recomendadas e dos responsáveis.
ANÁLISE DE CRITICIDADE
C= O x S x D
C - Criticidade
O - Ocorrência
S - Severidade
D - Detecção
ESCALA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
O Improvável Provável
S Sem efeito Perigoso
D Detectável Não detectável
Considerações: 
Disponibilizar 800 l/min no 
tanque superior para atender 
consumo
Exemplo: Sistema de alimentação de água predial* *Lafraia
Exemplo: Sistema de alimentação de água predial
Funções:
Diagrama de blocos:
Função Falha Funcional
Número Descrição
Transformar energia FF 01 Não há transformação de energia
Reter impurezas FF 02 Impurezas não são retidas
Bloquear refluxo FF 03 Refluxo não é bloqueado
Bombear água FF 04 Pressão abaixo da especificada
Acionar energia FF 05 Não aciona energia
Bloquear fluxo FF 06 Fluxo não é bloqueado
Controlar nível FF 07 Ausência de informação de nível
Conter água FF 08 Vazamentos
Permitir fluxo FF 09 Bloqueio de vazão
Evitar superaquecimento FF 10 Temperatura acima do especificado
Eliminar excesso de água FF 11 Não eliminação do excesso de água
Sistema/Processo: Sistema de bombeio Folha n°: 1
Função
C
om
po
ne
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es
Re
se
rv
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io
En
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bo
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Co
nt
at
o 
m
ic
ro
-s
wi
tc
h
Tu
bu
la
çã
o
Transformar energia X
Reter impurezas X
Bloquear refluxo X
Bombear água X X X
Acionar energia X X X X
Bloquear fluxo X X
Controlar nível X X
Conter água X X X X X X X X
Permitir fluxo X X X X
Evitar superaquecimento
Eliminar excesso de água X X X
FF N° MODO DE FALHA CAUSA BÁSICA DA FALHA EFEITOS DA FALHA
FF 01 Motor queimado Perda de isolamento devido umidade Falta de água na caixa superior
Travamento dos mancais devido a sujeiras Falta de água no condomínio
Acoplamento motor/bomba rompido Desgaste devido a fadiga
FF 02 Rompimento do filtro Corrosão do material do filtro Desgaste do rotor da bomba
Depósito de sujeira nas tubu-
lações e acessórios
FF 03 Falta de estanqueidade de v. retenção Pino da portinhola quebrada devido a Perda de sucção da bomba
vibração
Depósito de sujeira na sede Falta de água na caixa superior
FF 04 Desgaste do impelidor da bomba Presença de sujeira na água Demora no enchimento de caixa
superior
Emperramento de válvulas Desgaste dos internos devido ao uso
Obstrução do filtro Excesso de sujeira na água
Encrustração da tubulação Presença de sujeira na água
Avarias de mancais da bomba/motor Falta de lubrificação
FF 05 Não fecha contatos da micro-switch Oxidação/sujeira nos contatos Falta de água no condomínio
Bobina do contator queimada Presença de umidade
Avaria do relé térmico Presença de umidade
FF 06 Falta de estanqueidade Corrosão do material das válvulas Consumo excessivo de água
FF 07 Bóia furada Desgaste do marerial da bóia/haste Perda excessiva de água pelo
Haste quebrada ladrão do reservatório
FF 08 Vazamento em tubulação/reservatório Corrosão interna nas tubulações e acess. Consumo excessivo de água
FF 09 Obstrução de componentes Excesso de sujeira na água Falta de água no condomínio
FF 10 Desregulagem do relé térmico Excesso de corrente no motor devido a Desarme do motor/Falta de água 
obstrução das tubulações no condomínio
FF 11 Obstrução do ladrão Presença de sujeira na água Transbordamento da água pela
caixa
Sistema/Processo: Sistema de bombeio
Falha Funcional Modo de Falha
Número Descrição
FF 01 Não há transformação de energia Motor queimado
Acoplamento motor/bomba rompido
FF 02 Impurezas não são retidas Rompimento dofiltro
FF 03 Refluxo não é bloqueado Falta de estanqueidade de v. retenção
FF 04 Pressão abaixo da especificada Desgaste do impelidor da bomba
Emperramento de válvulas
Obstrução do filtro
Encrustração da tubulação
Avarias de mancais da bomba/motor
FF 05 Não aciona energia Não fecha contatos da micro-switch
Bobina do contator queimada
Avaria do relé térmico
FF 06 Fluxo não é bloqueado Falta de estanqueidade
FF 07 Ausência de informação de nível Bóia furada
Haste quebrada
FF 08 Vazamentos Vazamento em tubulação/reservatório
FF 09 Bloqueio de vazão Obstrução de componentes
FF 10 Temperatura acima do especificado Desregulagem do relé térmico
FF 11 Não eliminação do excesso de água Obstrução do ladrão
Ex. FMECA
Circuito de iluminação
FONTE
FUSÍVEL
INTERRUPTOR
LÂMPADA
ANÁLISE DE MODO E EFEITO CRÍTICO DE FALHA
Sistema/Serviço: Circuito de iluminação Criticidade Ações/ Responsável 
Descrição Função Modo Efeito da falha Causas
Oco
rrên
cia
Sev
erid
ade
Det
ecç
ão
C
Recomendações pela Ação
Interruptor Fechar circuito Oxidação Contato não fecha Material 1 6 5 30 Teste periódico Manutenção
inadequado Limpeza do contato
Lâmpada Iluminar Queimada Não ilumina Sobre tensão 5 10 1 50 Substituição Usuário
Fonte Fornecer energia Falta energia Não ilumina Baixa carga 4 5 4 80 Teste c/ voltímetro Manutenção
Fusível Proteger circuito Queimado Não conduz Sobre corrente 1 10 1 10 Substituição Usuário
Não ilumina
Análise das Causas-Raízes de Falha.
Método de análise de falhas baseado no questionamento: Por quê?
Cada etapa deve sempre resolver esta questão: Por quê?
A técnica recomendada é que se faça tantas vezes a pergunta, até que a questão 
não faça mais sentido.
Ex.
Documentação e informações obtidas com a análise de causas-raízes
-Data de início e conclusão da análise
-Identificação do equipamento analisado
-Descrição da ocorrência, falha ou incidente
-Dados que caracterizam as conseqüências da falha
A produção
A qualidade do produto
O meio ambiente
A segurança pessoal e patrimonial
Os custos.
-Identificação das causas-raízes
-A seqüência das perguntas para chegar às causas-raízes
-Recomendações para prevenir novas ocorrências
-Acompanhamento das ações recomendadas.
FIM