Artigo_ Confiabilidade

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UFPA – UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
ESPECIALIZAÇÃO EM ENG. DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL 
 
 
GILBERTO NOBUMASA, SALOMÃO SENA, SAMIR BIRANI, GEORGE LIMA, 
PEDRO GOMES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DE CONFIABILIDADE, UMA APLICAÇÃO PRÁTICA AS CORREIAS DE 
HIDRATO DA ÁREA 48B DE UMA REFINARIA DE ALUMINA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELÉM - PA 
MARÇO/2017 
 
 
 
UFPA – UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
ESPECIALIZAÇÃO EM ENG. DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL 
 
 
GILBERTO NOBUMASA, SALOMÃO SENA, SAMIR BIRANI, GEORGE LIMA, 
PEDRO GOMES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DE CONFIABILIDADE, UMA APLICAÇÃO PRÁTICA AS CORREIAS DE 
HIDRATO DA ÁREA 48B DE UMA REFINARIA DE ALUMINA 
 
 
 
 
 
 
Artigo apresentado à Universidade Federal do Pará - 
UFPA, como trabalho avaliativo para a obtenção de 
nota a disciplina de Confiabilidade no Curso de Pós - 
Graduação em Eng. de Manutenção Industrial. 
 
 
 
 
 
BELÉM - PA 
MARÇO/2017
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RESUMO 
 
 
Este trabalho apresenta uma aplicação do estudo de Confiabilidade através da análise de 
dados e geração das curvas R(t), F(t), f(t) e h(t), contemplando seu uso na base operacional da 
área de filtragem de hidrato de uma refinaria de alumina. Nele, busca-se dimensionar o grau 
de confiabilidade dos transportadores de correia do sistema de filtragem de hidrato. Para isso, 
elabora-se gráficos de Paretos para cada transportador, identificando as principais falhas 
ocorridas ao longo de 3 anos, sendo elas: rasgo de correia e falha no redutor de velocidade. O 
estudo de confiabilidade das correias transportadoras e redutores foram realizados através do 
software ProConf 2000. Obtém-se como resultado a garantia de 17% de confiabilidade para 
500 horas de funcionamento do transportador de correia, foi verificado também que a maioria 
das falhas se dá no período de mortalidade infantil, devido principalmente falhas de 
montagem das correias. 
 
Palavras-chaves: confiabilidade, refinaria de alumina, Software ProConf2000 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
Diante do avanço tecnológico acelerado, demandas crescentes por bens duráveis e 
não duráveis de qualidade e baixo custo, globalização e crises econômicas. Manter-se 
competitivo no mercado exige traçar estratégias bem definidas e ousadas, buscando-se sempre 
a melhoria contínua dos processos. Exigindo mais do que nunca que o setor de manutenção 
seja tradado de forma estratégica, buscando-se sempre a aplicação de técnicas consideradas de 
classe mundial para se obter alta confiabilidade e disponibilidade da planta, com o menor 
custo de produção possível. 
Para minimizar os custos da não eficácia, os departamentos de manutenção, nas 
empresas de classe mundial, buscam a melhoria continua dos seus serviços simplesmente 
aplicando as melhores práticas conhecidas de gerenciamento da manutenção, dentre as quais o 
RCM é de grande relevância (NASCIF, 2000). Segundo a NBR 5462 (1994), confiabilidade é 
a capacidade de um item desempenhar uma função requerida sob condições especificadas, 
durante um dado intervalo de tempo, diante desse contexto objetiva-se calcular a 
confiabilidade dos transportadores de correias da área de filtração de semente fina e grossa de 
uma refinaria de alumina, por se tratar de uma área estratégica para empresa, uma vez que é 
responsável por garantir a produtividade e qualidade do produto. 
 
2 CENÁRIO 
 
O processo de refino da alumina é complexo e leva uma série de etapas que precisam 
ser muito bem ajustadas e controladas, uma vez que se trata de um processo contínuo e 
qualquer falha no sistema pode provocar a parada parcial e/ou total de uma linha de produção. 
A seguir tem-se um resumo do contexto no qual se insere o equipamento estudado e a 
importância do mesmo para produção de alumina. 
Na fig. 1, tem-se uma visão do processo como um todo da área de PRECIPITAÇÃO 
de uma refinaria de alumina, os primeiros tanques são responsáveis por aglomerarem cristais 
de hidrato dando maior volume ao produto, nos tanques subsequentes, tem-se os 
cementadores, responsáveis pela resistência mecânica do produto, nesse tanque também são 
adicionadas partículas com granulometria menores proveniente do sistema de filtragem de 
semente, essas partículas são responsáveis por aumentar a taxa de precipitação da cadeia. Por 
fim, tem-se os tanques de leito denso, responsáveis por aumentar o tempo de residência da 
cadeia, aumentando a quantidade de hidrato precipitado. 
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Figura 1: Visão geral do processo de precipitação 
 
 
 
O sistema de filtragem de semente tem como alimentação a polpa de semente grossa 
(sólido + líquido) proveniente dos classificadores secundários, nesse sistema realiza-se a 
separação do sólido (hidrato) do líquido (licor pobre), o sólido é direcionado ao precipitador 
cementedor 1 e o licor filtrado para os tanques de estocagem de licor pobre (Área-06) ou 
espessador. 
A área de filtração de Semente Grossa foi projetada para desempenhar as seguintes 
funções: 
 
 Filtrar a polpa de Semente grossa deixando-a seca. 
 Gerar filtrado com concentração de sólidos < 1,5g/l. 
 
O objetivo desse sistema é de reduzir a recirculação de licor pobre nas cadeias de 
precipitação, com impacto positivo no aumento da produtividade da precipitação e em 
consequência maior produção de hidrato para a mesma vazão de licor rico. Contribuir para a 
redução da vazão de recirculação de licor, reduzindo o arrasto de sólidos, ampliando o tempo 
de residência e diminuindo a alimentação dos secundários o que otimiza a eficiência de 
classificação do hidrato. 
O espessador de hidrato também se beneficia, uma vez que o licor filtrado é 
bombeado diretamente para os tanques de licor pobre da área 06 quando a concentração de 
sólidos no filtrado estiver menor que 1,5 g/l. Outro benefício para o espessador é a redução na 
adição de floculante e a redução do próprio uso do espessador que deve funcionar em stand 
by, favorecendo a redução de custos. 
 
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Figura 2: Vista da área 48 B 
 
 
O processo de descarga do hidrato seco é realizado através de transportadores de 
correia de hidrato. Esses equipamentos são críticos para o processo uma vez que sem ele não é 
possível realizar a alimentação dos tanques cementadores, levando a uma consequente perda 
de produção pelo fato de não existir semente para acelerar a precipitação de hidrato. Dessa 
forma, os transportadores tornam-se foco de estudo desse trabalho, objetivando implementar 
técnicas modernas de Engenharia de Manutenção para torná-lo confiável de maneira que 
reduza ao máximo as perdas de produção. 
 
3 METODOLOGIA 
 
Desenvolveu-se o trabalho pelas seguintes etapas: 
 
a) Pesquisa e aquisição de um aplicativo para o cálculo de confiabilidade: nesta etapa 
foi utilizado o software de confiabilidade ProConf2000, disponibilizado no livro: 
Confiabilidade e Manutenção Industrial, editora campus, autores: Flávio Sanson e José 
Ribeiro. 
b) Delimitaram-se os sistemas e subsistemas a serem estudados: desenhou-se o 
esquema do processo da figura 3; 
 
 
 
 
5 
 
Figura 3: Estratificação dos componentes 
 
 
 
c) Em seguida, levantou-se o histórico de falha dos transportadores de correia através 
do sistema integrado da empresa, em seguida se montaram gráficos de Paretos, identificando 
os componentes com grande número de falhas. 
d) Calcularam-se as taxas de falhas e tipos de distribuição características para os 
componentes estudados; 
e) Estimou-se os parâmetros de confiabilidade através do software ProConf 2000, 
apresentando os resultados de forma gráfica e interpretando-os; 
Para realização do estudo da confiabilidade no sistema de filtragem, foi necessário 
fazer uma análise do banco de dados de falhas do equipamento no sistema de manutenção da 
refinaria de alumina. 
Primeiramente, analisou-se o relatório de falhas dos anos de 2014, 2015 e 2016, 
acumulando assim trêsanos de histórico, o que é suficiente para a aplicação das técnicas de 
Confiabilidade. 
Após a revisão do histórico, foi possível analisar as falhas do transportador, o que 
permitiu visualizar os sistemas mais críticos do processo. 
 
4 ESTUDO DE CONFIABILIDADE 
 
4.1 Pareto com as principais falhas 
 
6 
 
Através dos gráficos de Pareto é possível identificar as principais falhas do 
transportador de correia, que segundo estudo abaixo se trata da falha no redutor e o rasgo da 
correia. 
O estudo de confiabilidade se realiza com base nos dados de MTBF (Mean Time 
Between Failure) desses subconjuntos. 
 
Gráfico 1: Falhas das correias da 48B 
 
 
 
O transportador de correia que mais quebrou redutor foi a C-48B-02A, com 10 
quebras, em seguida tem-se as C-48B-04B e C-48B-04C, com respectivamente 8 e 7 quebras. 
 
Gráfico 2: Falhas de redutores por correia 
 
 
 
7 
 
O transportador de correia que mais teve rasgo em sua correia foi a C-48B-02B, 
seguido pela C-48B-04A e C-48B -04C. 
 
Gráfico 3: Número de rasgo de correia por equipamento 
 
 
 
4.2 Estudo de confiabilidade para falha do redutor 
 
Retirou-se os tempos entre falhas das correias da área 48B, através do SAP, filtrando 
apenas os eventos em que houve a quebra do redutor, obtendo-se os seguintes dados: 
 
Tabela 1: Dados entre falhas 
 
24 96 432 792 
24 120 456 840 
24 144 456 912 
24 144 504 1008 
24 168 528 1248 
72 192 576 1704 
72 192 600 1848 
96 264 624 2304 
96 264 672 3096 
96 408 696 3696 
 
 
8 
 
Para o estudo de confiabilidade, utiliza-se do software ProConf2000, com base nos 
dados levantados, obtém-se que a curva que melhor se adequa é a de Weibul, conforme figura 
4, tendo-se um nível de significância de 0,605, conforme figura 5. 
 
Figura 4: Papel de probabilidade 
 
 
 
 
Figura 5: Papel de probabilidade 
 
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A seguir têm-se a tabela com os valores de R(t), F(t), f(t) e h(t) para diferentes 
intervalos de tempo. 
Da tabela 2, verifica-se que para um tempo de operação de 515,4672 h, a 
probabilidade de que o transportador não vai parar por falha no redutor é de 38,88%. Reduz-
se a confiabilidade à medida que se aumenta o tempo de operação, para um tempo de 609.18 h 
a confiabilidade dos transportadores de correia cai para 34,06%. 
 
Tabela 2: Dados de R(t), F(t), f(t) e h(t) vs tempo 
 
 
 
Figura 6: Gráfico R(t) 
 
 
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Para F(t), tem-se que para o um tempo de operação de 515,4672 h, a probabilidade de 
falha é de 61,12%, verifica-se que F(t) é complementar a R(t), ou seja, F(t) + R(t) = 1. 
 
Figura 7: Gráfico F(t) 
 
 
Para f(t), verifica-se uma maior densidade de falhas nas primeiras horas de operação, 
em 46,86 h de operação o valor de f(x) é 0,0023, enquanto com 250 h o valor cai para 0,001. 
 
Figura 8: Gráfico f(t) 
 
 
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Avaliando a taxa de falha, h(t), verifica-se que o equipamento ao falhar por defeito no 
redutor, tem um comportamento considerado de mortalidade infantil, uma vez que existe uma 
alta taxa de falha no início de operação reduzindo a medida que o equipamento consegue 
operar sem falhas. Além disso, pela equação de Weibul, o parâmetro de forma (γ) é menor 
que 1. 
 
Figura 9: Gráfico h(t) 
 
 
 
Figura 10: Parâmetros da distribuição de Weibul 
 
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4.3 Arvore de falha 
 
 
Com base no levantamento de falhas é possível obter a árvore de falha da fig.4. 
Considerando uma operação de 500 horas, tem-se que as correais transportadoras apresentam 
uma probabilidade de falha de 83%, sendo que para a probabilidade de falha dos redutores e 
correias foram de 20% e 60% para o mesmo período, considera-se um percentual de falha de 
1 % para os sensores, raspadores e roletes uma vez que apresentaram baixa quantidade de 
falha no período estudado. 
 
Figura 4: Arvore de falha do sistema de filtragem 
 
 
 
 
5 CONCLUSÃO 
 
Através do estudo realizado verifica-se um grande gargalo e oportunidade para 
aumento da vida útil das correias e redutores, que foram responsáveis por 59% das falhas no 
período de 2014-2016, sendo que os transportadores de correias C-48B-02B e 04A foram o 
que mais quebraram nesse período. 
Através da análise de taxa de falha, verifica-se que a maioria das falhas se deu no 
período de mortalidade infantil, permitindo concluir que se têm sérios problemas nas 
intervenções em campo, incorporando defeitos desde a partida que levam a uma acelerada 
quebra de seus componentes, principalmente redutores e correias. 
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A probabilidade de falha dos transportadores de correia para 500 horas de operação é 
igual a 0,82, um valor considerável alto, pois significa que o equipamento crítico possui uma 
alta probabilidade de falha para um período de apenas 20 dias, os impactos na disponibilidade 
do sistema como um todo não são maiores devido à existência de redundâncias, ou seja, existe 
mais de uma correia que pode ser direcionada para um mesmo tanque. 
Para trabalhos futuros, estudar-se-á o desenvolvimento de FMEA para os 
transportadores de correia, identificando as causas raízes dos problemas de rasgo de correia e 
quebra de redutor, verificando-se os métodos de controles atuais e sugerindo novos métodos 
através da revisão dos planos de manutenções. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
NASCIF, J. (2000) Manutenção de Classe Mundial, Revista Manutenção e Qualidade, n.29, 
p. 8. 
 
FOGLIATTO, F.; RIBEIRO, J. Confiabilidade e Manutenção Industrial. Rio de Janiero: 
Elsevier, 2009. 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5462: confiabilidade e 
mantenabilidade. Rio de Janeiro, 1994.