M14 - Manutenção Baseada no Estado de Condição.pdf

7/25/2019 M14 - Manuteno Baseada no Estado de Condio.pdf

1/312

Suzana Paula Gomes Fernando da Silva LampreiaMestre em Engenharia Industrial

Manuteno Baseada no Es tado de Cond io. Um aAbordagem Uti l izando Cartas de Con trolo

Modif icadas

Dissertao para obteno do Grau de Doutor emEngenharia Industrial

Orientador: Jos Antnio Mendona Dias, Professor Doutor,FCT-UNL

Co-orientador: Jos Fernando Gomes Requeijo, Professor Doutor,FCT-UNL

Co-orientador: Valter Martins Vairinhos, Professor Doutor,CINAV e CENTEC

Jri:

Presidente: Prof. Doutor Virglio Antnio Cruz MachadoArguentes: Prof. Doutor Lus Antnio de Andrade Ferreira

Prof. Doutor Armando Lus Ferreira Leito

Vogais: Prof. Doutor Filipe Jos Didelet Pereira

Prof. Doutor Jos Augusto da Silva Sobral

Setembro de 2013


2/312


3/312

Suzana Paula Gomes Fernando da Silva LampreiaMestre em Engenharia Industrial

Manuteno Baseada no Es tado de Cond io. Um aAbordagem Uti l izando Cartas de Con trolo

Modif icadas

Dissertao para obteno do Grau de Doutor emEngenharia Industrial

Orientador: Jos Antnio Mendona Dias, Professor Doutor,FCT-UNL

Co-orientador: Jos Fernando Gomes Requeijo, Professor Doutor,FCT-UNL

Co-orientador: Valter Martins Vairinhos, Professor Doutor,CINAV e CENTEC

Jri:

Presidente: Prof. Doutor Virglio Antnio Cruz MachadoArguentes: Prof. Doutor Lus Antnio de Andrade Ferreira

Prof. Doutor Armando Lus Ferreira Leito

Vogais: Prof. Doutor Filipe Jos Didelet Pereira

Prof. Doutor Jos Augusto da Silva Sobral

Setembro de 2013


4/312


5/312


6/312


7/312


8/312


9/312

VII

RESUMO

Na Marinha, como na indstria, a manuteno condicionada hoje em dia, a poltica demanuteno tendencialmente mais usada. Vrios fatores contribuem para esse efeito,nomeadamente a necessidade imperiosa de evitar gastar recursos inutilmente, aplicando-os apenas

e quando a manuteno necessria para garantir as altas taxas de disponibilidade e seguranaexigidas. Trata-se, pois, de uma forma de manuteno baseada essencialmente, em informao e,mais especificamente, no conhecimento preciso do estado dos equipamentos em cada instante. Istosignifica a recolha contnua de dados acerca dos equipamentos e o seu tratamento em tempo real(online) por tcnicas estatsticas adequadas aos processos de deciso nesta rea. S o atual estado

de desenvolvimento tecnolgico permite concretizar essas polticas com sucesso, o que explica que,sendo conhecidas h dcadas, s agora se assista ao seu uso generalizado.

Especificamente, a monitorizao online, em detrimento da offline, pode contribuirsignificativamente para uma melhoria do conhecimento do estado ou condio dos equipamentos econtribuir para a definio do timingcorreto das intervenes de acordo com os fatores externosassociados e exigidos pelos gestores de projeto das organizaes. So assim minimizadas asintervenes associadas a falsos alarmes ou determinadas por planos desfasados da realidade.Podem, tambm, ser evitadas eventuais avarias catastrficas que conduzam a uma perda total doequipamento.

A tese fundamental deste trabalho a de que as Cartas de Controlo usadas para Controlo Estatsticode Processos (SPC) mas aplicadas agora a dados de funcionamento de equipamentos, podem serum instrumento fundamental no diagnstico e predio de avarias mecnicas num contexto demanuteno condicionada. Nesta investigao no s foi desenvolvida uma metodologia queincluiu a adaptao e desenvolvimento de algumas cartas de controlo neste domnio, como arespetiva validao experimental usando principalmente mas no s dados de vibrao deequipamentos mecnicos recolhidos em condies experimentais (eletrobomba montada numa

oficina da Escola Naval) como dados observacionais reais recolhidos de mquinas propulsorasNavais (turbinas a gs e motores diesel).

Pretendeu-se criar um modelo que admita adaptaes de acordo com as exigncias de normativosem vigor, as definies do fabricante e os requisitos do utilizador, podendo assim haverajustamento nas regras que impem uma interveno.

Neste sentido, para amostras grandes, consideram-se duas fases na aplicao das cartas de controlo.Na primeira fase testada a independncia e normalidade das variveis. Caso a independncia,eventualmente, no se verifique, os dados podem ser modelados usando um modelo da famliaARIMA (p, d,q), sendo calculados os resduos do modelo ajustado, definindo assim os parmetros

de funcionamento dos equipamentos. Na segunda fase, calculam-se os erros de previso do modelo

ajustado de forma a permitir a monitorizao online atravs de cartas especiais modificadasunivariadas, e cartas tradicionais e especiais multivariadas. Para amostras pequenas - caso dosequipamentos propulsores - aplicam-se as cartas de controlo Short Runcom uma s fase e em que amonitorizao efetuada a partir da quarta observao.

O estudo experimental evidenciou resultados encorajadores - nomeadamente aplicabilidade,flexibilidade e adaptabilidade - que levam a admitir que a aplicao futura da metodologia propostapode contribuir para uma manuteno mais eficaz e eficiente.

Palavras Chave

Manuteno Condicionada, Monitorizao Online, Cartas de Controlo Modificadas, Medio e

Anlise de Vibraes


10/312


11/312

IX

ABSTRACT

In the Navy, as in industry, condition maintenance is nowadays the preferred maintenance policy.Several factors contribute to this effect, namely the imperative need to avoid spending resourcesunnecessarily, and applying them only when maintenance is required to ensure high levels of

availability and security. It is, therefore, a way of maintaining essentially based on information, andmore specifically, on the precise knowledge of equipment condition or state at each time. Thismeans the continuous collection of data on the equipment and its processing and analysis in realtime (online) using statistical techniques serving the decision-making process in this field. Only thecurrent state of technological development allows successful implementations of these policies,

which explains that, known for decades, only now we see their widespread use.

Specifically, online monitoring, at the expense of offline, can significantly contribute to improvingknowledge of the state or condition of the equipment and contribute to define the correct timing forinterventions, according to external factors and required by organizations project managers. Thisallows also the reduction of interventions associated with false alarms or determined by plansincompatible with reality. This can also avoid catastrophic failures resulting in a total loss of theequipment.

The fundamental thesis of this work is that the Control Charts used for Statistical Process Control(SPC) but now applied to equipment operating data, can be a key tool for the diagnosis andprediction of mechanical failure in the context of condition based maintenance. With this researchnot only a methodology that includes the adaptation and development of some control charts forthis area was developed, the respective experimental validation were concretize. For that was used,mainly - but not only - vibration data of mechanical equipment collected under experimentalconditions (electric pump mounted in a workshop Naval School) and observational data collectedfrom real Naval propulsion machinery (gas turbines and diesel engines).

The intention was to create a model that admits adaptations according to the regulatoryrequirements in force, the manufacturer's settings and user requirements allowing some adjustmentin the rules used to detect the need for interventions.

For large samples, we consider two stages in the application of control charts. In the first stage,variables independency and normality are tested. If the independence hypothesis is rejected, thedata can be modelled using a model from the ARIMA (p, d, q) family the residues of the fittedmodel being calculated and, thereby defining the operating parameters of the equipment. In thesecond phase, the forecasting errors of the fitted model are calculated and used, allowing onlinemonitoring through modified special control charts, and univariate and multivariate traditionalcontrol charts. For small samples, as for the case of propulsion units, the Short Run control charts

with a single phase are applied, and the monitoring is possible since fourth observation.

The experimental study showed encouraging results, including applicability, flexibility andadaptability, leading to admit that the future application of the proposed methodology cancontribute to a more effective and efficient maintenance.

Keywords

On Condition Maintenance, Online Monitoring, Modified Control Charts, Vibration Measurementand Analysis.


12/312


13/312

XI

NDICE DE MATRIAS

.......................................................................................................................................................Pg.

CAPTULO 1 - INTRODUO .......................................................................................................... 1

1.1 Enquadramento da Dissertao .................................................................................................... 3

1.2. Objetivos da Dissertao ............................................................................................................. 4

1.3. Aplicao dos Mtodos Desenvolvidos ........................................................................................ 5

1.4. Organizao da Dissertao ....................................................................................................... 5

CAPTULO 2 - MANUTENO BASEADA NA MONITORIZAO OFFLINE & ONLINE .............

............................................................................................................................................................. 7

2.1 Introduo ..................................................................................................................................... 9

2.2 Manuteno Baseada em Dados Histricos

Monitorizao Offline ........................................ 10

2.2.1 Gesto da Manuteno ........................................................................................................ 10

2.2.2 A Manuteno na Organizao ........................................................................................... 14

2.2.2.1 Sistemas de Recolha e Tratamento de Dados ............................................................... 16

2.2.2.2 Vibraes Offline na Organizao ............................................................................... 18

2.2.3 Metodologias de Manuteno - Controlo de Condio ....................................................... 18

2.2.3.1 Sistemas e Tcnicas de Controlo de Condio ............................................................. 19

2.2.4 Sistemas Reparveis ............................................................................................................ 20

2.2.4.1 Algumas Metodologias Utilizadas em Manuteno de Sistemas Reparveis .............. 23

2.3 Manuteno Baseada no Estado de Condio - Online ............................................................. 26

2.3.1 Medio e Anlise de Vibraes .......................................................................................... 27

2.3.1.1 Medio de Vibraes .................................................................................................. 28

2.3.1.2 Anlise de Vibraes .................................................................................................... 31

2.3.1.2.1 Desequilbrio ......................................................................................................... 32

2.3.1.2.2 Desalinhamento .................................................................................................... 33

2.3.1.2.3 Veio Empenado ..................................................................................................... 35

2.3.1.2.4 Rolamento Enviesado ............................................................................................ 36

2.3.1.2.5 Ressonncias ......................................................................................................... 36

2.3.1.2.6 Avarias em Rolamentos ......................................................................................... 37

2.3.1.2.7 Foras Hidrulicas e Aerodinmicas ................................................................... 38

2.3.1.2.8 Avarias Tpicas em Equipamentos ........................................................................ 39

2.4 Consideraes ............................................................................................................................. 42


14/312

XII

Pg.

CAPTULO 3 - MANUTENO CONDICIONADA COM APLICAO DE CARTAS DECONTROLO MODIFICADAS ......................................................................................................... 45

3.1 O Controlo Estatstico na Manuteno.......................................................................................47

3.1.1 Tcnicas Estatsticas na Atualidade e a Manuteno..........................................................48

3.1.2 As Cartas de Controlo Modificadas Aplicadas em Manuteno Condicionada .................50

3.2 Monitorizao da Condio com Cartas de Controlo Modificadas - Fase 1 .............................52

3.2.1 Cartas de Controlo Univariadas Tradicionais ....................................................................53

3.2.1.1 Cartas de Controlo de Observaes Individuais e Amplitude Mvel........................... 53

3.2.1.2 Cartas de Controlo da Mdia e da Amplitude .............................................................. 55

3.2.2 Cartas de Controlo Multivariadas Tradicionais .................................................................57

3.2.2.1 Controlo do Vetor Mdia ............................................................................................. 59

3.3 Auto-correlao dos Dados ........................................................................................................61

3.3.1 Independncia dos Dados ....................................................................................................61

3.3.1.1 Funo de Auto-correlao .......................................................................................... 61

3.3.1.2 Funo de Auto-correlao Parcial ............................................................................. 62

3.3.2 Cartas de Controlo de Processos com Dados Auto-correlacionados .................................63

3.3.2.1 Modelao do ProcessoModelo de ARIMA ............................................................. 64

3.3.2.1.1 Identificao..........................................................................................................66

3.3.2.1.2 Estimao ..............................................................................................................68

3.3.3.1.3 Validao ..............................................................................................................68

3.4 Monitorizao de Equipamentos - Fase 2 ..................................................................................70

3.4.1 Cartas de Controlo Especiais Univariadas .........................................................................71

3.4.1.1 Cartas de Controlo CUSUM ........................................................................................ 71

3.4.1.1.1 Carta CUSUMM - Metodologia ...........................................................................75

3.4.1.2 Cartas de Controlo EWMA .......................................................................................... 76

3.4.1.1.2 Carta EWMAM - Metodologia ..............................................................................78

3.4.2 Cartas de Controlo Tradicionais Multivariadas .................................................................80

3.4.2.1 Cartas de Controlo Multivariadas - T2........................................................................ 80

3.4.2.1.1 Interpretao de Outliers de Dados Multivariados ..............................................81

3.4.2.1.2 T2Modificada - Metodologia ................................................................................84

3.4.3 Cartas de Controlo Especiais Multivariadas ......................................................................86

3.4.3.1 Carta de Controlo CUSUM Multivariada Modificada - MCUSUMM ......................... 87

3.4.3.1.1 MCUSUMM - Metodologia ..................................................................................88

3.4.3.2 Cartas de Controlo Multivariadas EWMA - MEWMAM ............................................. 90


15/312

XIII

Pg.

3.4.3.2.1 MEWMAM - Metodologia ..................................................................................... 91

3.5 Cartas de Controlo Short Run Modificadas ........................................................................ 92

3.5.1 Condio de Aplicao das Cartas de Controlo ShortRun ................................................. 92

3.5.2 Cartas de Controlo Q .......................................................................................................... 93

3.5.2.1 Cartas de Controlo QM ................................................................................................ 93

3.5.2.1.1 QMMetodologia ................................................................................................ 94

3.5.2.2 Cartas Short Run Especiais Modificadas ..................................................................... 96

3.5.2.2.1 Carta CUSUMQ Modificada ................................................................................ 96

3.5.2.2.1.1 CUSUMQM - Metodologia ............................................................................ 96

3.5.2.2.2 Carta EWMAQ Modificada .................................................................................. 97

3.5.2.2.2.1 EWMAQM - Metodologia .............................................................................. 98

3.5.3 Cartas de Controlo MQ ....................................................................................................... 99

3.5.3.1 MQM - Metodologia ................................................................................................... 101

3.5.4 Cartas de Controlo Multivariadas Especiais para Short Run ........................................... 102

3.5.4.1 Carta MCUSUMQ Modificada .................................................................................. 102

3.5.4.1.1 MCUSUMQMMetodologia ......................................................................... 102

3.5.4.2 Carta MEWMAQ Modificada..................................................................................... 104

3.5.4.1.1 Carta MEWMAQMMetodologia ..................................................................... 104

3.6 Consideraes ........................................................................................................................... 105

CAPTULO 4 - APLICAO DA METODOLOGIA A MQUINAS PROPULSORAS ..................107

4.1 Enquadramento da Implementao da Metodologia ................................................................ 109

4.2 Equipamentos em Laboratrio .................................................................................................. 109

4.2.1 Caratersticas do Equipamento de Medio de Vibraes ................................................ 109

4.2.2 Eletrobomba ...................................................................................................................... 110

4.2.3 Os Limites de Vibrao Considerados .............................................................................. 112

4.3 Aplicao de Cartas de Controlo Univariadas ......................................................................... 113

4.3.1 Fase 1 ................................................................................................................................ 113

4.3.2 Fase 2 ................................................................................................................................ 119

4.4 Aplicao de Cartas de Controlo Multivariadas ...................................................................... 125

4.4.1 Fase 1 ................................................................................................................................ 126

4.4.2 Fase 2 ................................................................................................................................ 127

4.5 Diagnstico ............................................................................................................................... 132


16/312

XIV

Pg.

4.6 Consideraes .......................................................................................................................... 135

CAPTULO 5 - MANUTENO CONDICIONADA COM APLICAO DE CARTAS DE

CONTROLO MODIFICADAS ...................................................................................................... .1375.1. Caratersticas das Mquinas Propulsoras ............................................................................... 139

5.1.1 Turbinas a Gs .................................................................................................................. 139

5.1.2 Motores Diesel ................................................................................................................... 142

5.2 Aplicao da Metodologia a Turbinas a Gs ........................................................................... 144

5.2.1 Aplicao das Cartas Controlo QM a Turbinas a Gs ..................................................... 144

5.2.2 Aplicao da Carta Controlo CUSUMQM a Turbinas a Gs ........................................... 146

5.2.3 Aplicao Carta Controlo EWMAQM a Turbinas a Gs .................................................. 147

5.2.4 Aplicao Carta Controlo MQM a Turbinas a Gs .......................................................... 149

5.2.5 Aplicao Carta Controlo MCUSUMQM a Turbinas a Gs ............................................ 149

5.2.6 Aplicao Carta Controlo MEWMAQM a Turbinas a Gs............................................... 150

5.3 Aplicao da Metodologia a Motores Diesel ............................................................................ 151

5.3.1 Aplicao Carta Controlo QM a Motores Diesel .............................................................. 151

5.3.2 Aplicao Cartas Controlo CUSUMQM a Motores Diesel .............................................. 152

5.3.3 Aplicao das Cartas Controlo EWMAQM a Motores Diesel .......................................... 153

5.3.4 Aplicao Cartas Controlo MQM a Motores Diesel ......................................................... 154

5.3.5 Aplicao das Cartas Controlo MCUSUMQM a Motores Diesel ..................................... 155

5.3.6 Aplicao das Cartas Controlo MEWMAQM a Motores Diesel ....................................... 155

5.4 Aplicao das Cartas para Amostras Grandes com Simulao Dados .................................... 156

5.4.1 Fase 1 Definio dos Parmetros de Funcionamento da TG1 ....................................... 156

5.4.2 Fase 2 Monitorizao com Cartas de Controlo Multivariadas ...................................... 158

5.5 Consideraes ........................................................................................................................... 162

CAPTULO 6 - CONCLUSES E INVESTIGAO FUTURA ..................................................... 165

6.1 Anlise dos Resultados .................................................................................................... 167

6.2 Concluses ..................................................................................................................... 169

6.3 Investigao Futura ........................................................................................................ 170

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................. 173

ANEXO I - FATORES PARA CONSTRUO DAS CARTAS DE CONTROLO DE VARIVEIS .181


17/312

XV

Pg.

ANEXO II - BACOS ..................................................................................................................... .185

II.1 bacos para as cartas CUSUM e CUSUM-FIR ...................................................................... 187

II.2 bacos para as cartas EWMA .................................................................................................. 191

ANEXO III - COMPLEMENTO DE VIBRAES ......................................................................... .193

ANEXO IV - COMPLEMENTO DA IMPLEMENTAO DA METODOLOGIA NUM PROTTIPO.........................................................................................................................................................199

IV.1 Cartas Univariadas ................................................................................................................. 201

IV.1.1 Fase 1 ............................................................................................................................... 201

IV.1.1.1 Resultados da Var1 ................................................................................................... 201



IV.1.2 Fase 2 ............................................................................................................................... 210





IV.2 Diagnstico ............................................................................................................................. 223

IV.2.1 Resultados da Var1 .......................................................................................................... 223



ANEXO V - COMPLEMENTO DA IMPLEMENTAO DA METODOLOGIA EM MQUINASPROPULSORAS ............................................................................................................................. .229

V.1 Turbinas a Gs ......................................................................................................................... 231

V.1.1 Aplicao Univariada das Cartas Short-Run ................................................................... 231

V.1.2 Aplicao Multivariada das Cartas Short Run ................................................................. 237

V.2 Motores Diesel .......................................................................................................................... 238

V.2.1 Aplicao Univariada das Cartas Short-Run ................................................................... 238

V.2.2 Aplicao Multivariada das Cartas Short Run ................................................................. 244


18/312

XVI

Pg.

ANEXO VI - ARTIGOS PUBLICADOS .......................................................................................... 251

Artigo Revista Propulsor 2013 ...................................................................................................... 253

Artigo ICOVP2013 ........................................................................................................................ 264

GLOSSRIO .................................................................................................................................. .293


19/312

XVII

NDI CE DE F IGURAS Pg.

Figura 2.1 Polticas de manuteno .................................................................................................11

Figura 2.2 Ciclo de uma instalao ..................................................................................................13

Figura 2.3 Curva da banheira ..........................................................................................................13

Figura 2.4 Custos de sistemas em funo da sua idade ...................................................................14

Figura 2.5 Funcionamento do ciclo de planeamento do SGM/SMP ................................................15

Figura 2.6 Etapas da criao da base de dados ...............................................................................17

Figura 2.7 Exemplo de um Sistema Reparvel .................................................................................21

Figura 2.8 Pirmide Estrutural ........................................................................................................25

Figura 2.9 Estrutura de monitorizao ............................................................................................27

Figura 2.10 Ponteiras de sensores de vibrao ................................................................................30

Figura 2.11 Desequilbrio esttico ...................................................................................................33

Figura 2.12 Causas do desalinhamento............................................................................................34

Figura 2.13 Equipamentos a vibrar por desalinhamento .................................................................35

Figura 2.14 Vibraes em veio empenado ........................................................................................36

Figura 2.15 Vibraes em rolamento enviesado ..............................................................................36

Figura 2.16 Frequncia de ressonncia ...........................................................................................37

Figura 2.17 Avarias em rolamentosespetro com bandas laterais ................................................38

Figura 2.18 Frequncia de passagem de ps ...................................................................................38

Figura 2.19 Turbulncia do fluxo .....................................................................................................39

Figura 2.20 Cavitao ......................................................................................................................39

Figura 2.21 Espetro de uma avaria numa bomba ............................................................................40

Figura 2.22 Deteo de Avarias em ventiladores de consola ...........................................................40

Figura 2.23 Deteo avarias em ventiladores de consola, caso p danificada ...............................41

Figura 2.24 Avaria no estator de um motor eltrico ........................................................................41

Figura 2.25 Avarias em rotores excntricos .....................................................................................42

Figura 3.1 Metodologia de aplicao das cartas de controlo modificadas em manuteno

condicionada .....................................................................................................................................51

Figura 3.2 Regras para a interveno ..............................................................................................52

Figura 3.3 Tipo de cartas de controlo tradicionais ..........................................................................52

Figura 3.4 Regras de deteo de causas especiais ...........................................................................53

Figura 3.5 Elipse de Controlo .........................................................................................................57

Figura 3.6 Funo de Auto-Correlao Estimada ..........................................................................57

Figura 3.7 Funo de Auto-Correlao Parcial Estimada ..............................................................65

Figura 3.8 Sequncia de aplicao do modelo ARIMA ....................................................................65


20/312

XVIII

Pg.

Figura 3.9 V-Mask. ...........................................................................................................................72

Figura 3.10 Metodologia de aplicao da carta de controlo CUSUMM .........................................75

Figura 3. 11 Metodologia de aplicao da carta de controlo EWMAM ..........................................79

Figura 3.12 Metodologia de aplicao da carta de controlo T2M ...................................................85

Figura 3.13 Metodologia de aplicao da carta de controlo MCUSUMM ......................................89

Figura 3.14 Metodologia de aplicao da carta de controlo MEWMAM ........................................91

Figura 3.15 Metodologia de aplicao da carta de controlo QM ....................................................95

Figura 3.16 Metodologia de aplicao da carta de controlo CUSUMQM ......................................97

Figura 3.18 Metodologia de aplicao da carta de controlo MQM ..............................................101

Figura 3.19 Metodologia de aplicao da carta de controlo MCUSUMQM .................................103

Figura 3.20 Metodologia de aplicao da carta de controlo MEWMAQM ...................................105

Figura 4.1 Equipamento de recolha de dados: CSI 2130 da Emerson ...........................................110

Figura 4.2 Sensor - Acelermetro usado na recolha de dados: A0760GP .....................................110

Figura 4.3 Eletrobomba de gua e pontos de anlise de vibrao ................................................110

Figura 4.4 Medio de vibrao num ponto do prottipo ..............................................................111

Figura 4.5 FACE dos dados no revistos - Var2 ............................................................................113

Figura 4.6 FACPE dos dados no revistos - Var2 .........................................................................113

Figura 4.7 FACE dos resduos no revistos - Var2 ........................................................................114

Figura 4.8 FACPE dos resduos no revistos - Var2 .....................................................................114

Figura 4.9 Carta de controlo eMR dos resduos com dados no revistos - Var2 ........................115

Figura 4.10 FACE dos dados - Var2 ..............................................................................................115

Figura 4.11 FACPE dos dadosVar2 ...........................................................................................116

Figura 4.12 FACE dos resduosVar2..........................................................................................116

Figura 4.13 FACPE dos resduos - Var2 ........................................................................................116

Figura 4.14 Carta de controlo eMR dos resduos - Var2 ............................................................117

Figura 4.15 Verificao da normalidade dos resduos revistos - Var2 ..........................................118

Figura 4.16 Carta CUSUMMsem avaria =0,5......................................................................120

Figura 4.17 Carta CUSUMM1 agravamento da avaria para =0,5......................................120




Figura 4.21 Carta CUSUMM4 agravamento da avaria para =1.........................................122

Figura 4.22 Carta CUSUMM4 agravamento da avaria para =1.5......................................122


21/312

XIX

Pg.

Figura 4.23 Carta EWMAM sem avaria =0,5.........................................................................123

Figura 4.24 Carta EWMAM 1 agravamento da avaria para =0,5........................................123






Figura 4.30 Fase 1 - carta T2..........................................................................................................126

Figura 4.31 Fase 2 - carta T20, 1, 2 agravamento da avaria ....................................................127

Figura 4.32 Fase 2 - carta T23 agravamento da avaria .............................................................128

Figura 4.33 Fase 2 - carta T2- 4 agravamento da avaria .............................................................128

Figura 4.34 Fase 2 - carta MCUSUMM 0, 1, 2 agravamento da avaria ..................................129

Figura 4.35 Fase 2 - carta MCUSUMM 3 agravamento da avaria ...........................................129

Figura 4.36 Fase 2 - carta MCUSUMM - 4 agravamento da avaria ............................................130

Figura 4.37 Fase 2 - carta MEWMAM 0, 1, 2 agravamento da avaria ....................................130

Figura 4.38 Fase 2 - carta MEWMAM 3 agravamento da avaria .............................................131

Figura 4.39 Fase 2 - carta MEWMAM - 4 agravamento da avaria ..............................................131

Figura 4.40 Fase 2 - carta MEWMAM - 4 agravamento da avaria -=0,13...............................132

Figura 4.41 Anlise de frequncia sem avaria. ...........................................................................133

Figura 4.42 Anlise de frequncia 1 agravamento ....................................................................133




Figura 4.46 Integrao de sistema controlo ...................................................................................135

Figura 5.1 Turbina a gs (Fonte: Centerfield, 2013) .....................................................................140

Figura 5.2 Motor Diesel (MTU, 2013) ...........................................................................................142

Figura 5.3 Carta QM para sensor SNV0474 ..................................................................................144




Figura 5.7 Carta CUSUMQM para sensor SNV0474 para k=0,25 ..............................................146

Figura 5.8 Carta CUSUMQM para sensor SNV0476 com k=0,25 ................................................147

Figura 5.9 Carta EWMAQM para sensor SNV0474 com=0,05..................................................147


22/312

XX

Pg.

Figura 5.10 Carta EWMAQM para sensor SNV0474 com =0,13................................................ 148



Figura 5.13 Carta MQM para TG2 ................................................................................................ 149

Figura 5.14 Carta MCUSUMQM para TG2 .................................................................................. 150

Figura 5.15 Carta MEWMAQM para TG2..................................................................................... 150

Figura 5.16 MD1 - Carta QM para sensor OP0155 ..................................................................... 151

Figura 5.17 MD1 - Carta QM para sensor OT0114 ...................................................................... 151

Figura 5.18 MD1 - Carta QM para sensor OP0157 ...................................................................... 152

Figura 5.19 MD1 - Carta QM para sensor FP0163 ....................................................................... 152

Figura 5.20 MD1 - Carta CUSUMQM para sensor OT0114 com K=0,25 .................................... 153

Figura 5.21 MD1 - Carta CUSUMQM para sensor FP0163 com k=0,25 ..................................... 153

Figura 5.22 MD1 - Carta EWMAQM para sensor OT0114 com =0,25....................................... 154

Figura 5.23 MD1 - Carta EWMAQM para sensor FP0163 com = 0,25...................................... 154

Figura 5.24 MD1 - Carta MQM ..................................................................................................... 154

Figura 5.25 MD1 - Carta MCUSUMQM ....................................................................................... 155

Figura 5.26 MD1 - Carta MEWMAQM .......................................................................................... 155

Figura 5.27 Carta de controlo X-MR ............................................................................................. 156

Figura 5.28 FACE dos dados ......................................................................................................... 157

Figura 5.29 FACPE dos dados ....................................................................................................... 157

Figura 5.30 Fase 1 - Carta T2......................................................................................................... 158

Figura 5.31 Fase 2 - Carta T2- 3 agravamento da avaria ............................................................ 159

Figura 5.32 Fase 2 - Carta T2- 4 agravamento da avaria ............................................................ 160

Figura 5.33 Fase 2 - Carta CUSUMM - 3 agravamento da avaria .............................................. 161

Figura 5.34 Fase 2 - Carta CUSUMM - 4 agravamento da avaria .............................................. 161

Figura 5.35 Fase 2 - Carta MEWMAM - 3 agravamento da avaria ............................................. 162

Figura 5.36 Fase 2 - Carta MEWMAM - 4 agravamento da avaria ............................................. 162

Figura II.1 Combinao de k e h da carta CUSUM, com 0C 0 e 0T 0 , para vrios valores de

EmControloARL .................................................................................................................................... 187


EmControloARL ..................................................................................................................................... 188


EmControloARL .................................................................................................................................. 189


23/312


24/312

XXII

Pg.

Figura IV.29 Carta CUSUMM 2 agravamento da avaria para =1,5................................... 213

Figura IV.30 Carta CUSUMM 3 agravamento da avaria para =1...................................... 214


Figura IV.32 Carta EWMAMsem avaria para =1................................................................. 214

Figura IV.33 Carta EWMAMsem avaria para =1.5.............................................................. 215

Figura IV.34 Carta EWMAM1 agravamento da avaria para =1......................................... 215

Figura IV.35 Carta EWMAM1 agravamento da avaria para =1,5...................................... 215





Figura IV.40 Carta CUSUMMsem avaria para =0,5............................................................ 217

Figura IV.41 Carta CUSUMM1 agravamento da avaria para =0,5.................................... 217




Figura IV.45 Carta EWMAMsem avaria e 1 agravamento para =0,5................................. 218



Figura IV.48 Carta EWMAM 4 agravamento da avaria para =0,5..................................... 219

Figura IV.49 Carta CUSUMMsem avaria para =0,5............................................................ 220





Figura IV.54 Carta EWMAMsem avaria e 1 agravamento para =0,5................................. 221




Figura IV.58 Anlise espetral - sem avaria ................................................................................... 223

Figura IV.59 Anlise espetral - 1 agravamento ............................................................................ 223





25/312

XXIII

Pg.

Figura IV.63 Anlise espetral - sem avaria .................................................................................... 224





Figura IV.68 Anlise espetral - sem avaria .................................................................................... 226





Figura V.1 TG1 - carta QM para sensor SNV0474 ........................................................................ 231



Figura V.4TG1 - carta QM para sensor SNV0477 ......................................................................... 232

Figura V.5 TG1 - carta CUSUMQM para sensor SNV0374 .......................................................... 233

Figura V.6 carta CUSUMQM para sensor SNV0376 .................................................................... 233

Figura V.7 TG2 - carta CUSUMQM para sensor SNV0475 .......................................................... 233

Figura V.8 TG2 - carta CUSUMQM para sensor SNV0476 para k=0,5 ....................................... 234

Figura V.9 TG2 - carta CUSUMQM para sensor SNV0476 para k=0,75 ..................................... 234

Figura V.10 TG2 - carta CUSUMQM para sensor SNV0477 ........................................................ 234

Figura V.11 TG1 - carta EWMAQM para sensor SNV0374 para =0,05..................................... 235






Figura V.17 TG1 - carta MQM para TG1 ...................................................................................... 237

Figura V.18 Carta MCUSUMQM para TG1 .................................................................................. 237

Figura V.19 Carta MEWMAQM para TG1 .................................................................................... 237

Figura V.20 MD2 - carta QM para sensor OP0255 ...................................................................... 239

Figura V.21 MD2 - carta QM para sensor OT0214 ....................................................................... 239

Figura V.22 MD1 - carta CUSUMQM para sensor OT0114 com k=0,5 ....................................... 239

Figura V.23 MD1 - Carta CUSUMQM para sensor OT0114 com k=0,75 .................................... 240

Figura V.24 MD1 - carta CUSUMQM para sensor OT0114 com k=1 .......................................... 240


26/312

XXIV

Pg.

Figura V.25 MD2 - carta CUSUMQM para sensor SNV0475 com k=0,25 ..................................... 240

Figura V.26 MD2 - carta CUSUMQM para sensor OT0214 com k=0,25 ....................................... 241

Figura V.27 MD2 - carta CUSUMQM para sensor OP0257 com k=0,25 ....................................... 241

Figura V.28 MD1 - carta EWMAQM para sensor OP0114 com = 0,05...................................... 241

Figura V.29 MD1 - carta EWMAQM para sensor OT0114 com =0,13 ........................................ 242

Figura V.30 MD1 - carta EWMAQM para sensor FP0163 com = 0,05 ....................................... 242

Figura V.31 MD1 - carta EWMAQM para sensor FP0163 com = 0,13 ....................................... 242

Figura V.32 MD1 - carta EWMAQM para sensor OP0214 com = 0,05 ....................................... 243

Figura V.33 MD1 - carta EWMAQMpara sensor OP0214 com = 0,13 ....................................... 243

Figura V.34 MD1 - carta EWMAQM para sensor OP0214 com = 0,25 ....................................... 243

Figura V.35 MD2 - carta MQM para sensor OP0214 com = 0,25................................................ 244

Figura V.36 MD2 - carta MCUSUMQM para sensor OP0214 com = 0,25 ................................. 244

Figura V.37 MD2 - cartaMEWMAQM para sensor OP0214 com = 0,25.................................... 245

Figura V.38 Fase 2 - 0 agravamento da avaria - simulao............................................................ 246

Figura V.39 Fase 2 - 1 agravamento da avaria - simulao .......................................................... 246



Figura V.42 Fase 2 - 1 agravamento da avaria- simulao ........................................................... 247



Figura V.45 Fase 2 - 1agravamento da avaria - simulao ........................................................... 249



27/312

XXV

NDI CE DE TABEL AS

Pg

Tabela 2.1 Estgios da anlise e predio de fiabilidade ................................................................12

Tabela 2.2 Pontos de medida definidos para turbinas a gs ............................................................18

Tabela 2.3 Caratersticas das medidas das turbinas a gs...............................................................18

Tabela 2.4 Ensaios no destrutivos ..................................................................................................19

Tabela 2.5 Limites do estudo das vibraes .....................................................................................29

Tabela 2.6 Nvel de vibrao de mquinas com rotao entre 1500-3000rpm ................................32

Tabela 2.7 Tipos e caratersticas de desalinhamento .......................................................................34

Tabela 3.1 Limites de Controlo da Carta Observaes Individuais e Amplitude Mvel ..................54

Tabela 3.2 Limites de Controlo da Carta da Mdia e da Amplitude ................................................56

Tabela 3.3 Exemplo de valor de m-amostras a recolher ..................................................................58

Tabela 3.4 Limites de controlo para a carta T2................................................................................60

Tabela 3.5 Caratersticas tericas da FAC e da FACP para os modelos ........................................68

Tabela 3.6 Limites de Controlo das Cartas de Shewhart baseadas nos resduos.............................70

Tabela 3.7 Clculo da Mdia e do Desvio Padro ...........................................................................78

Tabela 3.8 Decomposio de 2T em componentes ortogonais para 3p .......................................83

Tabela 3.9 h da carta MCUSUM para 0,5k ................................................................................88

Tabela 3.10 Cartas de controlo short run .........................................................................................93

Tabela 4.1 Caratersticas da eletrobomba ......................................................................................111

Tabela 4.2 Parmetros para o equipamento com os dados no revistosVar2............................114

Tabela 4.3 Parmetros para a Var2 ...............................................................................................117

Tabela 4.4 Parmetros do modelo para as quatro variveis ..........................................................118

Tabela 4.5 Parmetros do equipamento estimados para as quatro variveis ................................119

Tabela 4.6 Limites carta CUSUMM e (TL)N ...................................................................................119

Tabela 4.7 TLcorrespondente a (TL)N ............................................................................................120

Tabela 4.8 Valores de e .............................................................................................................123

Tabela 4.9 Desvio padro para erros de previso .........................................................................123

Tabela 4.10 Valores de definio de limites ...................................................................................126

Tabela 4.11 Limite de alerta e limite superior de controlo da carta MCUSUMM .........................129

Tabela 5.1 Sensores das turbinas a gs em investigao ...............................................................140

Tabela 5.2 Limites de vibrao da turbina .....................................................................................141

Tabela 5.3 Caratersticas motores diesel sob estudo (Marinha-ETNA, 2010b) .............................142


28/312

XXVI

Pg.

Tabela 5.4 Sensores do motor .........................................................................................................143

Tabela 5.5 Limites dos sensores .....................................................................................................143

Tabela 5.6 Valor dos limites para vrios K para a carta CUSUMQM ..........................................146

Tabela 5.7 Valores da mdia e desvio padro que geraram valores no MATLAB para o 3 e 4

agravamento ...................................................................................................................................159

Tabela 5.8 Limite de alerta e limite superior de controlo da carta MCUSUMM TG1...................160

Tabela I. 1 Fatores para construo das cartas de controlo de variveis .....................................183

Tabela III.1 ISO 2372-Vibration Severity .......................................................................................195

Tabela III.2 Solues para problemas de vibraes .......................................................................196

Tabela IV.1 Parmetros do modelo ajustado Var1 .....................................................................203



Tabela IV.4 (TL)N e TL ......................................................................................................................210

Tabela V.1 Sintomas anomalia vs alterao parmetros em Aero-turbinas ..................................231

Tabela V.2 Sintomas anomalia vs alterao parmetros em motores de combusto interna ........238

Tabela V.3 Valores da mdia e desvio padro ...............................................................................245


29/312

XXVII

ABREVIATURAS

AL Alert Level

AR Auto-regressive

ARIMA Auto-regressive integrated Moving Average

ARMA Mix ofAReMA

ACF Auto-correlation Function

AMSAA Army Material Systems Analysis Activity

ARL Average Run Lenght

BB Bombordo

BPI Ball Pass Inner Race - Passagem de esferas na pista interior

BPO Ball Pass Outer Race - Passagem de esferas na pista exterior

BS Ball Spin - Frequncia de Rotao das Esferas

CARM Carta de Manuteno na Organizao

CBM Condition Based Maintenance

CMS Condition Monitoring System

CUSUM Cumulative Sum

CUSUMM CUSUMModificada

DN Direo de Navios

DSM58 Documento de pedido de trabalho na Organizao

DSM59 Documento de controlo de horas de funcionamento na Organizao

DSM60 Documento de pedido de sobressalentes na Organizao

EB Estibordo

EMA Estado Maior da Armada

EPC Engineering Process Control

ETNA Escola de Tecnologias Navais

EWMA Exponentially Weighted Moving Average

EWMAM EWMAModificada

EWMAST EWMAfor Stationary Process

FAC Funo de Auto-correlao

FACE Funo de Auto-correlao Estimada

FACP Funo de Auto-correlao Parcial

FACPE Funo de Auto-correlao Parcial Estimada

FMEA Failure Modes and Effects Analysis

FMECA Fault Modes and Effects Criticality Analysis


30/312


31/312


32/312

XXX


33/312

XXXI

SMBOLOS

2A Fatores limites de controlo 2 da carta da mdia

3A Fatores limites de controlo 3 da carta da mdia

rA Fator para clculo da estatstica Short Runmultivariada

B Operador deLags(desfasamentos)

B3 Fatores limites de controloB3da carta do desvio padro

B4 Fatores limites de controloB4 da carta do desvio padro

( , )t t kCov X X + Covarincia das observaes intervaladas por k instantes

tC

Estatstica da carta CUSUM para os mximos;Estatstica da carta CUSUMQ

para os mximos;

d Ordem de diferenciao para tornar o processo estacionrio

2d Fator de linha central 2

3d Fator limite de controlo 3d das cartas de amplitudes

3D Fator limite de controlo 3 das cartas de amplitudes

4D Fator limite de controlo 4 das cartas de amplitudes

id Estatstica dpara cada varivel ipara detetar situaes fora de controlo.

0E Valor inicial da varivelE de 0( )YE =

ie Erro de previso no instante i

tE Estatstica da cartaEWMAno instante t

ke Vetor dos erros de previso

te Resduos para o instante t

te Mdia da amostra

( )e T Erro de previso

( )E X Mdia de um processo

a1F ( x ) Funo probabilidade de avaria

; ;p m p

F

Percentil direita para uma probabilidade,da distribuio de Fisher comp

e (m-p) graus de liberdade

C Graus celsius

( )G Distribuio de T-studentem funo degraus de liberdade

h Parmetrohdas cartas CUSUM; limite da cartaCUSUM

0h ( t ) Funo de risco arbitrria, no especificada

I Matriz identidade

K Valores determinados em funo do valore doARLpara a cartaEWMA

k Nmero de amostras; parmetro da carta CUSUM; valor de referncia

m Nmero de amostras


34/312

XXXII

2

rM Fator para clculo da estatstica Short Runmultivariada

MR Mdia da amplitude mvel

fn Nmero de falhas

n Dimenso da amostra

p Nmero de variveis

a1 a1P( X x ) Forma calcula da funo probabilidade de avaria

( )r rQ X Caraterstica Qno instante r; estatstica da carta short run univariada

tQ Caracterstica da carta short runpara o instante t

S Matriz das covarincias da amostra

1S

Matriz inversa das covarincias da amostra

1rS Desvio padro de ( )1r

tS Desvio padro em t

R Amplitude da amostra

tR Amplitude dos resduos em t

( )R Fiabilidade para

( )1 2R , Fiabilidade para o intervalo [ ]2 1;

t Tempo de falha associado

2T Carta de controlo tradicional deHotteling

2T

2

i

T Estatstica da cartaMEWMA; Estatstica da cartaMEWMAQ

LT Limite de um parmetro de equipamento

( )L NT Limite do equipamento dado por normativo

( )1rL

T Limite de vibrao considerando ( ) ( ) 13 = rNLrL TT para a observaonmero ( )1r

tT

Estatstica da carta CUSUMpara os mnimos; Estatstica da carta CUSUMQpara os mnimos

( )Var X Varincia deX

X Observao individual

X Mdia da amostra

iX Valor estimado deX no instante i

Xr Observao da caratersticaXno instante r

ijx Observaojda amostra i

kX Vetor mdia para aspmdias de amostras para o instante k

maxX Xmximo para clculo da amplitude

minX Xmnimo para clculo da amplitude

rX Observao no instanter

RMSx ObservaoRoot Mean Square


35/312

XXXIII

tX ObservaoXno instante t

t

X Valor esperado no perodo t

*Y Estatstica da cartaMCUSUM

0 Auto-covarincia de desfasamento k=0 ou varincia deXk

Auto-covarincia de desfasamento k

tY Valor da varivel Y no instante t

*

tY Estatstica da cartaMCUSUMQ

Z Vetor linha das K covariveis

0z Normal reduzida

tZ Varivel normal reduzida

Nvel de significncia

i Risco do tipo I para a varivel i

Vetor coluna dos Kparmetros de regresso. Parmetro de forma no modelode Crow-AMSAA

; /2;( 1)/2p m p Percentil direita, para uma probabilidade , da distribuio Beta com os

parmetros / 2p

0 Var(X)

Alterao na mdia de um processo

Alterao ao desvio padro para variao da mdia

t Erro ou resduo no instante t; Rudo branco no instante t( ( )2~ 0,N )

j Parmetro de ordemjdo modeloMAouARMA

j Valor estimado do parmetro de ordemjdo modeloMAouARMA

( )q B Polinomial de mdias mveis de ordemp

Parmetro de escala; constante de amortecimento. Taxa de avarias de umPPH

( ) Derivada do nmero esperado de avarias

j Coeficiente de correlao de desfasamento (Lag), j

k Coeficiente de auto-correlao

( t ) Taxa de ocorrncia de avaria

Desvio padro

2 Varincia do processo

2

E Varincia da varivelE

2

Varincia do erro,

Desvio padro do erro estimado

X Desvio padro da distribuio de mdias de amostras

Matriz das covarincias


36/312

XXXIV

Mdia estimada

' Vetor mdia

Parmetro para determinao da mdia do processo de um modeloAR(p)

( ) 1

Inverso da Funo de Distribuio Normal

j Parmetro de ordem j no modeloARouARMA

j Valor estimado do parmetro de ordem j no modeloARouARMA

kk Coeficiente de auto-correlao de ordem k

( )p B Polinomial auto-regressivo de ordemp2

Estatstica do Qui-Quadrado. Carta de controlo tradicional de 2

Operador de diferenas


37/312

CAPTULO 1- INTRODUO

Importncia das machinas para a

sociedade. As machinas, pondo

disposio da humanidade o consenso

dos agentes naturaes, teem exercido uma

grande e benfica influencia na

civilizao dos povos, e constituindo um

dos seus mais poderosos instrumentos deprogresso.(Marinha-EN, 1904)


38/312


39/312

CAPTULO 1 Introduo

Manuteno Baseada no Estado de Condio. Uma Abordagem Utilizando Cartas de Controlo Modificadas 3

CAPTULO 1

1.1. Enquadramento da Dissertao

1.2. Objetivos da Dissertao

1.3. Aplicao dos Mtodos Desenvolvidos

1.4. Organizao da Dissertao

1.1 Enquadramento da D issertao

As questes que deram origem presente dissertao foram as seguintes:

Na organizao onde foi realizada a presente investigao existe um Sistema de Gesto daManuteno que permite a definio de polticas de manuteno diferenciadas para os diversossistemas e equipamentos. Face relativamente fraca incidncia das polticas de manutenocondicionada baseadas na monitorizao contnua dos equipamentos, decidiu-se proceder a umainvestigao em que se pretende estudar a possibilidade de realizar a monitorizao contnua de

certos equipamentos selecionados baseada em cartas de controlo, criando assim uma base para aintensificao daquele tipo de polticas.

Da a Questo Central desta tese:QCPodem as cartas de controlo ser aplicadas monitorizao de equipamentos de meios

navais?

Face o propsito acima referido, as questes derivadas da questo principal e s quais se procuraresponder atravs desta investigao so as seguintes:

QD1 Como efetuada atualmente a manuteno nos navios da organizao onde foirealizado este estudo, e como mud-la de forma a intensificar o uso de polticas demanuteno baseadas na monitorizao contnua de certos equipamentos

selecionados?QD2 Como implementar a monitorizao onlinedos equipamentos baseada nas cartas de

controlo?QD3 Podem sensores fixos, usados para a medio de vibrao e outros parmetros de

funcionamento dos equipamentos, permitir uma monitorizao onlinefidedigna?

Relativamente primeira questo derivada, pretende-se verificar, especificamente qual o tipo demanuteno atualmente aplicada aos navios da organizao, e quais os meios e mtodos a utilizarde forma a melhor-la aumentando o nmero de equipamentos com manuteno condicionadaassente na respetiva monitorizao contnua de certas variveis.

Em relao segunda questo derivada, caso se constate a aplicabilidade das cartas de controlo,

deve ser testada a respetiva implementao nos equipamentos, procedendo a eventuais


40/312


41/312


42/312

CAPTULO 1 Introduo

6 Manuteno Baseada no Estado de Condio. Uma Abordagem Utilizando Cartas de Controlo Modificadas

Finalmente, no Captulo 6 ser apresentada a concluso da investigao e o trabalho a desenvolverno futuro, sendo apresentada uma anlise final de resultados e as possibilidades dedesenvolvimento e derivaes da metodologia num futuro prximo.


43/312


44/312


45/312

CAPTULO 2 Manuteno Baseada na Monitorizao Offline & Online


CAPTULO 2

2.1 Introduo

2.2 Manuteno Baseada em Dados HistricosMonitorizao Offline

2.3 Manuteno Baseada no Estado de CondioMonitorizao Online

2.4 Consideraes

2.1 Introduo

O conceito de manuteno, mesmo que no de forma consciente, surgiu desde que o Homem sededicou criao tecnolgica. Desde ento tem evoludo tornando-se essencial ao bomdesempenho de indstrias, de meios navais e de outros ambientes estruturados.

No incio do sculo XX ainda no se falava de vibraes mecnicas e de manuteno como hojeconhecemos, mas j se falava na existncia de foras perturbadoras para as mquinas (Marinha-EN,1904), que estariam na base do incio das suas avarias, e por conseguinte na necessidade da suamanuteno.

Foi no perodo da primeira guerra mundial que a complexidade dos sistemas e equipamentosaumentou e com esse aumento surgiu a necessidade de efetuar o controlo de produo. Foi assimque no perodo de 1920-1930 surgiram os primeiros controladores de processos e sistemas sendo,ento, desenvolvidas as primeiras Cartas de Controlo de Shewhart, iniciando-se o ciclo doControlo Estatstico da Qualidade (Pereira & Requeijo, 2012).

Na segunda guerra mundial, na aviao, surgiram os conceitos de manuteno preventiva, devido necessidade do desenvolvimento e produo em srie de meios aeronuticos e de os manter, faceaos acidentes que se verificavam (Mota, 2009). Neste mesmo perodo da histria, aliado ao

conceito de manuteno surgiu o de fiabilidade dos avies e dos meios blicos utilizados.Dias (2002) descreve: A manuteno uma atividade realizada sobre um sistema reparvel, de talforma que este desempenhe as suas misses corretamente ou, aumente a sua disponibilidade,fiabilidade e segurana.

Marinha (1998) enuncia que A manuteno de meios navais tem como objetivo principalassegurar nveis de disponibilidade do material, compatveis com os programas de utilizaooperacional estabelecidos, fazendo uso dos recursos logsticos disponveis ou passveis deaquisio com custos aceitveis.(Marinha-EMA, 1997) (Marinha, 1998).

O conceito de manuteno e a sua aplicabilidade tem-se vindo a adaptar realidade dos tempos e

realidade financeira dos responsveis pelos meios. Sendo certo que uma frao muito importantedos custos do ciclo de vida dos equipamentos determinada pela manuteno, qualquer otimizao


46/312



nesta rea gera economias marginais importantes. Dado o contexto atual a sua aplicao na reados meios navais, tanto os militares como os de transporte de passageiros imperativa que sejaefetuada numa filosofiaLean. A gesto da manuteno neste tipo de meios tem de responder a umconjunto diversificado de consideraes, como por exemplo segurana, fiabilidade, qualidade, eproteo elevada do ambiente, de forma a garantir uma disponibilidade e performance mxima dosequipamentos (Lampreia, 2005).

As necessidades de manuteno de um equipamento podem ser originadas na forma como foiconstrudo, no modo como foi instalado e no modo como mantido (Institute, 2005). Quando sedefine uma poltica de manuteno podemos basear a sua aplicao na gesto do risco. Desta formaos equipamentos monitorizados devem ser, principalmente, os vitais ou selecionados. A estes deveser aplicado um sistema de apoio deciso que permita determinar a sua fiabilidade e a tendnciapara a avaria (Parnell et al, 2008).

A forma como se processam os procedimentos de manuteno e reparao dos equipamentosdepende das estratgias de manuteno definidas pela organizao. Se estivermos perante umamanuteno centralizada, esta fica concentrada no departamento de manuteno sendo esteresponsvel total pelo controlo e manuteno dos sistemas, o que tem algumas vantagens edesvantagens; isto , h funes que devem ser centralizadas e outras que devem serdescentralizadas. Por exemplo h trabalhos que devem ser realizados a nvel local. Estes chamam-se trabalhos de primeiro escalo, em que os utilizadores dos equipamentos ou operrios podemefetuar algumas aes de manuteno (Dias, 2002). Esta viso est na linha da Total Productive

Maintenance(TPM) que ser referida frente neste mesmo captulo.

Em tempos mais recentes surgiram os conceitos Lean e, com estes, o conceito de LeanMaintenance onde a reduo de desperdcios diminui os custos do processo produtivo, mesmotratando-se de equipamentos de laborao contnua (Yile et al, 2008). O mesmo autor refere aindao conceito deLean Maintenance sendo sugerido que este tipo de manuteno proactiva e implicaaes planeadas e coordenadas tal como o TPM utilizando tcnicas aplicadas pela RCM

(Reliability Centered Maintenance), aes de processos sob conceitos 5S, ou os mais recentes 6S,em que os tcnicos da interveno so multifacetados nas suas aes.

No obstante, das vrias prticas de manuteno no passado e passado recente, considera-se queatualmente a manuteno pode ser dividida em dois tipos de manuteno: a manuteno offlinee amanuteno online. Dentro destes dois tipos enquadra-se o estado da arte que desenvolvidoseguidamente.

2.2 Manuteno Baseada em Dados Histricos Monitorizao Offline

No h qualidade sem fiabilidade. Isto , a fiabilidade um dos atributos da qualidade de umproduto, mquina ou servio, sendo evidente que uma mquina ou servio que falhafrequentemente no merece confiana e portanto no tem qualidade, fato reconhecido porFeigenbaum em 1983 que define Qualidade a correo dos problemas e de suas causas aolongo de toda a srie relacionada com marketing, projetos, engenharia, produo e manuteno,que exercem influncia sobre a satisfao do usurio..

2.2.1 Gesto da Manuteno

Considerando o conceito de manuteno referido por Dias (2002) em que o principal objetivo

conservar e eventualmente melhorar o potencial duma atividade produtiva de forma a garantir umaboa relao Custo-Fiabilidade, podem ser consideradas vrias polticas de manuteno conforme apresentado na Figura 2.1.


47/312



Figura 2.1 Polticas de manuteno (Fonte de: Mota, 2009 e Assis, 1997)

As formas de atuar na manuteno consideradas na figura acima (Figura 2.1) podem assumirdiversas definies de acordo com vrios autores, no entanto o objetivo geral mantm-se e pode serdescrito conforme se segue:

A manuteno planeada uma manuteno realizada de forma organizada, com coordenao econtrolo (Lampreia, 2005).

A manuteno preventiva descrita como sendo a ao de realizao de determinados trabalhosplaneados de forma a cumprir com as especificidades dos equipamentos e sistemas de forma amanter a sua capacidade funcional (Smith, 1993). Outros autores descrevem ainda como sendo amanuteno executada em intervalos de tempo pr-determinados, ou de acordo com critriosprescritos, com a finalidade de reduzir a probabilidade de avaria ou de degradao dofuncionamento de um bem. (Parreira, 2009).

A manuteno preventiva sistemtica a manuteno preventiva que obedece a um determinadocalendrio de interveno, no existindo necessariamente controlo prvio do estado doequipamento (Parreira, 2009).

A manuteno preventiva condicionada a manuteno efetuada mediante avaliao do estadoda mquina, usualmente efetuada de forma contnua (Assis, 1997).

A manuteno preditiva quando a manuteno condicionada executada e planeada de acordocom as previses resultantes da avaliao do estado de degradao de um dado equipamento(Lampreia, 2005).

A manuteno no planeada executada sem planeamento antecipado, na ocorrncia inopinadade uma anomalia, pode e deve ter algum tipo de coordenao e gesto, considerando que existemmeios de primeira interveno prximos da rea afetada (Lampreia, 2005).

A manuteno corretiva um tipo de manuteno que pode ser planeada ou no planeada. No

caso da planeada porque no existe risco eminente de anomalia, no caso da manuteno no

Manuteno

Planeada No planeada

Corretiva deEmergncia

Corretiva

Condicionada

Preventiva

Sistemtica

Preditiva


48/312



planeada funciona como sendo de emergncia (Smith, 1993), e visa restabelecer uma determinadacondio operacional de uma mquina (NP, 2007).

A manuteno de emergncia (ou urgncia) uma manuteno no planeada e corretiva que efetuada numa situao de anomalia para evitar consequncias catastrficas (NP, 2007).

Mechefske em Silva (2005) refere ainda trs estratgias de manuteno: a Run-to-Failure, acalendarizada e a manuteno baseada na condio. As duas ltimas so respetivamente a planeadasistemtica e a manuteno condicionada. Quanto ao tipo de manuteno que se chama Run-to-

Failure(Breakdown) somente efetuada quando a mquina avaria e no pode funcionar, o que setraduz na no planeada corretiva de emergncia.

No mbito destes conceitos importante a definio de Avaria, em que a NP (2007) traduz queavaria a Cessao da aptido de um bem para cumprir uma funo requerida (NP, 2007). Vriasinterpretaes podem ser efetuadas relativamente a um equipamento em avaria, a mesma normacoloca duas notas, em que uma diz que aps a avaria uma mquina pode estar em falha total ouparcial, e outra em que Avaria um acontecimento, e que em falha ou avariado umestado (NP, 2007). Portanto um equipamento com um acontecimento de avaria pode no estar em

falha e manter um funcionamento condicionado a um estado de avariado.

A manutibilidade a Aptido de um bem, sob condies de utilizao definidas, para ser mantidoou restaurado, de tal modo que possa cumprir uma funo requerida, quando a manuteno realizada em condies definidas, utilizando procedimentos e recursos prescritos. (NP, 2007).

Juran & Junior (1970) definiu vrios estgios para anlise e predio da fiabilidade na fase deconceo de um equipamento, conforme se apresenta na Tabela 2.1.

Tabela 2.1 Estgios da anlise e predio de fiabilidade (Fonte de: Juran & Junior, 1970)

Incio ProjetoDesenvolvimento

do ProjetoFinal do projeto Testes do Sistema Operao no Cliente

Base

Predio baseadanas avarias ou no

tempofuncionamento, eno conhecimento

dos limitesfuncionamento.

Predio baseadanas quantidades e

tipo decomponentes, osseus limites de

funcionamento eredundncia.

Predio baseadanos tipos e

quantidades dataxa de avaria porcomponentes e o

limite doscomponentes.Tem ainda em

considerao asmanutenespraticadas.

Medidas baseadasnos resultados dostestes do sistema

completo. Osndices de

fiabilidade socalculados com base

no nmero deavarias e no tempode funcionamento.

Medidas baseadasnos resultados dostestes do sistemacompleto. Mas os

ndices defiabilidade so

calculados com basenos dados recolhidospelo utilizador finalde um equipamento.

Usos Primrios

Avaliar aviabilidade de

corresponder aosrequisitos

numricospropostos.Colaborar a

estabelecer umobjetivo de

fiabilidade quandose est a conceberos equipamentos.

Avaliar a

fiabilidade totaldo equipamento.Definir as reas

sensveis dosequipamentos.

Avaliar a

fiabilidade totaldo equipamento.Definir as reas


Avaliar a fiabilidade

total doequipamento.Definir as reas


Meta de fiabilidadeatingida.

Definir as reassensveis dos

equipamentos.Obter dados paraprojetos futuros.

Seria interessante e bastante til, que os parmetros de funcionamento dos equipamentos que socalculados atravs da metodologia definida no captulo 3, fossem definidos durante as fasesdescritas por Juran & Junior (1970).

O ciclo de vida de uma instalao (Figura 2.2) segundo Nepomuceno (1985) congrega vrios

fatores. O ciclo apresenta o investimento inicial num sistema ou mquina, aps o que se inicia operodo de vida til, em que os sistemas esto sujeitos a fatores internos e externos que degradam o


49/312



seu funcionamento e por outro lado so tomadas aes corretivas aos estados de anomalia em que,em determinado ponto, se decide por uma reviso geral ou se opta pela sua substituio. Asmetodologias que vo ser desenvolvidas nesta tese centram-se volta do perodo de vida til(Figura 2.3), em que de acordo com as anomalias registadas ser tomada uma determinada ao(Nepomuceno, 1985).

Investimento

Instalao

Mquina Nova

Obsolescncia

Incidentes

Desgaste

ErroseFalhas

Componentes da Entropia

Vida til - Operao Mquina Velha

Sucata

Roturas

Conservao

Regulao

Substituies

Controlo

Componentes da Manuteno

Reparaes

Reforma Geral e Total

Figura 2.2 Ciclo de uma instalao (Fonte de: Nepomuceno, 1985)

Ajustes,Regulaese DefeitosPrecoces

Manuteno Preventivae

Defeitos - Reparaes Eventuais

Defeitos

Documents

M14 - Manutenção Baseada no Estado de Condição.pdf