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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
MANUTENÇÃO CENTRADA NA CONFIABILIDADE
Djalma Rodrigues de Lima Júnior
Natal – RN, 2019
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
MANUTENÇÃO CENTRADA NA CONFIABILIDADE
DJALMA RODRIGUES DE LIMA JÚNIOR
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao curso de Engenharia
Mecânica da Universidade Federal do Rio
Grande do Norte como parte dos
requisitos para a obtenção do título de
Engenheiro Mecânico, orientado pelo
Prof. Dr. João Carlos Arantes Costa
Junior.
Natal – RN 2019
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
MANUTENÇÃO CENTRADA NA CONFIABILIDADE
Este trabalho de conclusão de curso foi julgado adequado para obtenção do grau de
Engenheiro Mecânico, sendo aprovado em sua forma final em 19/06/2019.
DJALMA RODRIGUES DE LIMA JÚNIOR
Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão de Curso
Prof. Dr. João Carlos Arantes Costa Júnior ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Orientador
Prof. Dr. Synara Lucien de Lima Cavalcanti ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno
Prof. Dr. Carlos Magno de Lima ___________________________
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno
Natal, 19 de junho de 2019
i
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, a Deus. Por ter dado forças para chegar até aqui, sem
ele nada seria possível.
A minha família, em especial a meus pais: Vanice e Francisco de Assis,
por serem fundamental nessa caminhada, estando comigo em todos os
momentos ao longo desse tempo. As minhas irmãs: Vanessa e Flavia, meu muito
obrigado pelo apoio de sempre, amo vocês. Meus avós, tias, tios, primos e a
todos que contribuíram de alguma forma para essa conquista.
Aos meus amigos: Átila Amorim, Andressa Santos, Clara Maia, Daniel
França, João Paulo, Jonathan Carvalho, Gabriel Pichorim, a vocês minha eterna
gratidão pelos momentos de estudos, e principalmente pelas palavras de apoio
em momentos que mais precisei, somos uma verdadeira família, sem vocês
essa caminhada seria muito mais longa e difícil.
A todos os meus professores, do ensino infantil até a graduação, meu
muito obrigado.
ii
RESUMO
A manutenção é um dos principais processos que ocorre na indústria,
pois o uso eficaz da mesma possibilita uma grande economia em relação a custo
a relacionado a troca e substituição dos equipamentos. O presente trabalho trata-
se da Manutenção Centrada na Confiabilidade que é uma técnica que tem como
objetivo global a diminuição de custo de vida dos seus ativos, isso é diminuindo
os custos com atividade manutenção, com o aumento a disponibilidade e a
confiabilidade dos mesmos, e tendo como o principal objetivo a preservação da
função de seus componentes. O trabalho faz uma revisão bibliográfica disponível
na literatura, afim de construir uma base de conhecimento para que assim seja
aplicada a técnica em estudo. O trabalho aborda o uso de ferramentas essências
para a aplicação da manutenção centrada em confiabilidade: seleção do sistema
e coleta de informações, análise do modo de efeitos e falhas, seleção do modelo
de confiabilidade que melhor se adequa ao conjunto de dados e seleção das
atividades de manutenção para eliminação dos modos de falhas.
.
Palavras-chave - Manutenção, confiabilidade, componente.
iii
Lima, Djalma Rodrigues. Reliability Centered Maintenance. 2019. yy p. Conclusion
work project (Graduate in Mechanical Engineering) - Federal University of Rio Grande
do Norte, Natal-RN, 2019.
ABSTRACT
Maintenance is one of the main processes that takes place in the
industry, because the effective use of the same allows a great saving in relation
to cost the exchange and replacement of the equipment. This work is about
Reliability Centered Maintenance, which is a technique whose overall objective
is to reduce the cost of living of its assets, this is to reduce costs with maintenance
activity, increasing their availability and reliability, and having as main objective
the preservation of the function of its components. The work makes a literature
review available in the literature, in order to build a knowledge base so that the
technique under study is applied. The work deals with the use of essential tools
for the application of maintenance focused on reliability: selection of the system
and information collection, analysis of the mode of effects and failures, selection
of the reliability model that best suits the data set and selection of activities to
eliminate fault modes.
Keyword - Maintenance, reliability, component.
iv
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 – Avanço temporal da manutenção ....................................................8
Figura 02 – Desenvolvimento das técnicas de manutenção...............................10
Figura 03 – Teste de rolamentos de esferas 6309 .............................................12
Figura 04 – Técnicas de manutenção ................................................................13
Figura 05 – Evolução da MCC ...........................................................................15
Figura 06 – Diagrama de implementação da MCC .............................................16
Figura 07 – Intervalo P-F ...................................................................................20
Figura 08 – Curva banheira ...............................................................................21
Figura 09 – Sistema de refrigeração ..................................................................22
Figura 10 – Teste qualidade de ajuste – sistema de refrigeração .......................25
Figura 11 – modelo de confiabilidade Weibull – válvula de expansão ................26
Figura 12 – modelo de confiabilidade Weibull – Compressor............................27
Figura 13 – modelo de confiabilidade Weibull – condensador............................28
Figura 14 – modelo de confiabilidade Weibull – evaporador ..............................29
Figura 15 – teste de qualidade de ajustes – Eixo Mecânico ...............................33
Figura 16 – modelo de confiabilidade lognormal.................................................34
v
LISTA DE TABELAS
Tabela 01 – comparação manutenção tradicional e MMC .................................14
Tabela 02 – severidade......................................................................................17
Tabela 03 – ocorrência ......................................................................................18
Tabela 04 – detecção ............. ...........................................................................19
Tabela 05 – severidade, ocorrência e risco dos componentes............................23
Tabela 06 – efeitos e falhas dos componentes do sistema de refrigeração.........24
Tabela 07 – tempo de falha do sistema de refrigeração .....................................24
Tabela 08 – seleção das atividades do sistema de refrigeração.........................30
Tabela 09 – efeitos e falhas do eixo mecânico ...................................................31
Tabela 10 – severidade, ocorrência e detecção do eixo mecânico.....................32
Tabela 11 – tempos de falhas do eixo mecânico ................................................32
Tabela 12 – seleção das atividades eixo mecânico ............................................35
vi
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS .......................................................................................... i
RESUMO............................................................................................................. ii
ABSTRACT ........................................................................................................ iii
LISTA DE TABELAS .......................................................................................... v
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1
1.1 Contextualização ........................................................................................ 1
1.2 MOTIVAÇÃO ................................................................................................ 2
1.3 JUSTIFICATIVA ........................................................................................... 2
1.4 OBJETIVO GERAL ...................................................................................... 2
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................... 2
2.1 Confiabilidade ............................................................................................. 3
2.1.1 Função acumulada de probabilidade ........................................................ 3
2.1.2 Função densidade de probabilidade: ........................................................ 3
2.1.3 Função confiabilidade:............................................................................... 3
2.1.4 Função de risco h(t): ................................................................................. 3
2.1.4 Tempo médio até a falha ........................................................................... 4
2.2 MODELOS DE CONFIABILIDADE ............................................................... 4
2.2.1 Modelo de confiabilidade exponencial ....................................................... 4
2.2.2 Modelo de confiabilidade de Weibull ......................................................... 5
2.2.3 Modelo do Lognormal ................................................................................ 6
2.3 MANUTENÇÃO ............................................................................................ 7
2.3.1 MANUTENÇÃO ......................................................................................... 7
2.3.2 CONCEITO DE MANUTENÇÃO ............................................................... 7
2.3.3 EVOLUÇÃO DA MANUTENÇÃO .............................................................. 8
2.3.4 PRIMEIRA GERAÇÃO .............................................................................. 9
vii
2.3.5 SEGUNDA GERAÇÃO .............................................................................. 9
2.3.6 TERCEIRA GERAÇÃO ............................................................................. 9
2.4 TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO ................................................................. 11
2.4.1 MANUTENÇÃO CORRETIVA ................................................................. 11
2.4.2 MANUTENÇÃO PREVENTIVA ............................................................... 12
2.4.3 MANUTENÇÃO PREDITIVA ................................................................... 13
2.5 MANUTENÇÃO CENTRADA NA CONFIABILIDADE................................. 14
2.5.2 OBJETIVOS DA MCC ............................................................................. 15
2.5.3 PROCESSO DE IMPLEMENTAÇÃO ...................................................... 16
2.5.4 MODO DE FALHA E EFEITO – FMEA .................................................... 17
2.5.5 CLASSIFICAÇÃO DAS FALHAS ............................................................ 20
2.5.6 MECANISMO DE FALHAS ..................................................................... 21
3 ESTUDOS DE CASO – SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO ............................ 22
3.1 SELEÇÃO DOS SISTEMAS E COLETAS DE INFORMAÇÕES ................ 22
3.2 ANÁLISE MODOS DE FALHAS E EFEITOS ............................................. 23
3.3 SELEÇÃO DO MODELO DE CONFIABILIDADE ....................................... 24
4 ESTUDO DE CASO – EIXO MECÂNICO ..................................................... 31
4.1 SELEÇÃO DOS SISTEMAS E COLETAS DE INFORMAÇÕES ................ 31
4.2 ANÁLISE DOS MODOS DE FALHAS E EFEITOS .................................... 31
4.3 SELEÇÃO DO MODELO DE CONFIABILIDADE ....................................... 32
5 CONCLUSÃO ............................................................................................... 36
6 REFERÊNCIAS ............................................................................................. 37
1
1 INTRODUÇÃO
Neste capítulo há uma breve contextualização sobre o tema abordado
no trabalho, assim como: motivação, justificativa e objetivo geral.
1.1 Contextualização
Segundo o Fogliatto e Ribeiro (2009), a Manutenção Centrada em
confiabilidade (MCC), pode ser definida como um programa que reúne várias
técnicas de engenharia para assegurar que os equipamentos de uma planta
fabril continuarão realizando as funções especificadas. Devido a sua abordagem
racional e sistemática, os programas de MCC têm sido reconhecidos como a
forma mais eficiente de tratar as questões de manutenção. Eles permitem que
as empresas alcancem excelência nas atividades de manutenção, ampliando a
disponibilidade dos equipamentos e reduzindo custos associados a acidentes,
defeitos, reparos e substituições.
A eficácia da MCC está baseada em alguns pilares próprios desse
programa. Entre esses pilares, podem ser destacados:
• Amplo envolvimento de engenheiros, operadores e técnicos de
manutenção, caracterizando um ambiente de engenharia simultânea;
• Ênfase no estudo das consequências das falhas, que direcionam todas
tarefas de manutenção;
• Abrangência das análises, que consideram questões associadas à
segurança, meio ambiente, operação e custos;
• Ênfase nas atividades pró ativas, envolvendo tarefas preditivas
preventivas;
• Combate às falhas escondidas, que reduzem a confiabilidade do sistema.
2
1.2 MOTIVAÇÃO
A manutenção é um dos principais pilares da engenharia, sendo feita e
aplicada de maneira correta de modo a permitir o aumento da vida útil dos
equipamentos. A grande maioria dos defeitos dos equipamentos industriais está
ligada a falta de um plano de manutenção adequado, gerando um elevado custo.
A manutenção centrada na confiabilidade é uma técnica relativamente nova e
eficaz, o seu uso permite as empresas excelência nas atividades de
manutenção, assim, reduzindo os custos ligado a reparo e substituição dos
equipamentos. Apesar de um custo relativamente caro para a implantação da
técnica, ela gera uma série de benefícios que fazem esse custo valer a pena.
1.3 JUSTIFICATIVA
A escolha da manutenção centrada em confiabilidade se dá pela série
de benefícios que a técnica apresenta após sua aplicação, é uma técnica que
prioriza a preservação da função do equipamento, com o objetivo de diminuir o
custo de a vida dos seus ativos, ou seja, reduzir o custo de manutenção
aumentando a sua confiabilidade e disponibilidade. Dessa forma, o estudo a
cerca deste tema faz-se pertinente devido aos benefícios que a técnica é capaz
de gerar onde é empregada.
1.4 OBJETIVO GERAL
O objetivo do trabalho é o estudo da manutenção centrada na
confiabilidade, e a aplicação da técnica em dois estudos de casos, a fim de
melhorar o plano de manutenção em cada situação. A aplicação se dá através
da análise de uma série de dados a respeito dos equipamentos, para assim ser
aplicado a FMEA (Modo de Falha e Efeitos) que é uma técnica utilizada na
confiabilidade para identificar os modos e efeitos das falhas, na MCC é uma
ferramenta fundamental. Logo após a aplicação da FMEA, analisamos o histórico
de tempo de falha do sistema, para que assim possamos plotar as curvas de
distribuição de probabilidade utilizada na confiabilidade, que são as seguintes:
Weibull, Lognormal e Exponencial. Com as curvas conseguimos modelar a
confiabilidade e recomendar a atividade de manutenção para eliminar os modos
de falhas.
3
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Neste capítulo apresenta as referências bibliográficas utilizadas para o
desenvolvimento do trabalho.
2.1 Confiabilidade
É definido por Fogliato e Ribeiro (2009), como desempenhar
adequadamente ao seu propósito especificado, por um determinado período de
tempo. Confiabilidade pode variar de 0 a 1. É definida com uma função em
função do tempo.
Segue as funções de confiabilidade, tendo como fonte: Fogliato e Ribeiro
(2009):
2.1.1 Função acumulada de probabilidade
Descrever como as probabilidades estão associadas aos valores ou os
intervalos de valores de uma variável aleatória.
𝐹(𝑡) = 𝑃(𝑇 < 𝑡) = ∫ 𝑓(𝑢)𝑑𝑢, 𝑡 > 0 𝑡
0 (2.1)
2.1.2 Função densidade de probabilidade:
É definido como a probabilidade de o elemento em estudo falhar ao
longo do tempo.
𝑓(𝑡) = 𝑑
𝑑𝑡𝐹(𝑡) (2.2)
2.1.3 Função confiabilidade:
Dada pela probabilidade de uma unidade não falhar em um determinado
intervalo de tempo, a sobrevivência da unidade ao longo do tempo.
𝑅(𝑡) = 1 − 𝐹(𝑡) = 1 − 𝑃(𝑇 ≤ 𝑡) = 𝑃(𝑇 > 𝑡), 𝑡 > 0 (2.3)
2.1.4 Função de risco h(t):
É descrito como a taxa de falha se comporta ao longo do tempo.
4
ℎ(𝑡) = 𝑓(𝑡) 𝑥 1
𝑅(𝑡) (2.4)
𝑅(𝑡) = 𝑒𝑥𝑝 [− ∫ ℎ(𝑡)𝑑𝑡𝑡
0] (2.5)
𝑓(𝑡) = ℎ(𝑡)𝑒𝑥𝑝 [− ∫ ℎ(𝑡)𝑑𝑡𝑡
0] (2.6)
2.1.4 Tempo médio até a falha
O tempo médio até uma falha de uma unidade:
∫ 𝑅(𝑡) 𝑑(𝑡)∞
0 (2.7)
2.2 MODELOS DE CONFIABILIDADE
Segue os principais modelos de confiabilidade, tendo como fonte
Fogliato e Ribeiro (2009).
2.2.1 Modelo de confiabilidade exponencial
A distribuição exponencial é importante no estudo da confiabilidade por
ser a única distribuição que apresenta uma taxa de falha constante ao longo do
tempo.
Função de confiabilidade:
𝑅(𝑡) = 𝑒−𝑡 (2.8)
Função de risco ou taxa de risco ou taxa de falha:
ℎ(𝑡) = (2.9)
Tempo médio até a falha:
𝑀𝑇𝑇𝐹 = 𝐸(𝑇) = 1
(2.10)
onde é o parâmetro é o inverso do tempo médio de sobrevivência, como mostra
a equação 2.10.
5
2.2.2 Modelo de confiabilidade de Weibull
A distribuição de Weibull é apropriada na modelagem de tempos até
falha apresentando funções de risco constante, estritamente crescente e
estritamente decrescente. Trata-se de uma das distribuições mais importantes
na modelagem de confiabilidade devido à sua flexibilidade e capacidade de
representação de amostras de tempos até falha com comportamentos distintos.
Na análise de amostras de tempos até falha de tamanho pequeno, supor dados
seguindo uma distribuição de Weibull costuma ser um bom ponto de partida na
análise.
Função de confiabilidade:
𝑅(𝑡) = 1 − 𝐹(𝑡) = 𝑒−(𝑡
𝜃)
𝛾
(2.11)
Função de risco ou taxa de falha:
ℎ(𝑡) = 𝛾
𝜃(
𝑡
𝜃)
𝛾−1
(2.12)
Tempo médio até a falha:
𝑀𝑇𝑇𝐹 = 𝐸(𝑇) = 𝛾 + 𝜃 (1 + 1
𝛾) (2.13)
Onde:
𝜃 é a escala;
𝛾 é o fator de forma;
é a função Gama, função integral indefinida.
6
2.2.3 Modelo do Lognormal
O tempo até falha T de uma unidade segue uma distribuição lognormal
se Y = lnT for normalmente distribuído. A lognormal é uma distribuição limitada
à esquerda, muito utilizada na modelagem de tempos até reparo em unidades
reparáveis. Nesse caso, é razoável supor que a probabilidade de completar uma
ação de reparo aumenta com o passar do tempo.
Função de confiabilidade:
𝑅(𝑡) = 1 − 𝐹(𝑡) = 1 − ∫ 𝑓(𝑢)𝑑𝑢 = ∫ 𝑓(𝑢)𝑑𝑢 = (μ− ln(𝑡)
𝜎)
∞
𝑡
𝑡
0 (2.14)
Função de risco ou taxa de falha:
ℎ(𝑡) = [(μ− ln(𝑡)/𝜎)] 𝜎𝑡⁄
[(μ− ln(𝑡)/𝜎] (2.15)
Tempo médio até a falha:
𝑀𝑇𝑇𝐹 = 𝐸(𝑇) = 𝑒𝜇+𝜎2
2 (2.16)
Onde:
= é o valor da função de distribuição da distribuição normal padronizada
avaliada em x;
= é o valor da função de densidade da distribuição normal padronizada avaliada
em x;
𝜇 = média do logaritmo do tempo até a falha;
𝜎 = desvio padrão.
7
2.3 MANUTENÇÃO
2.3.1 CONTEXTUALIZAÇÃO DA MANUTENÇÃO
Sistemas de produção industriais estão sujeitos às falhas em
consequência do uso continuo e o tempo que estes sistemas estão em
funcionamento. A deterioração do sistema pode levar ao aumento do uso de
recursos com produção, menor qualidade e a possibilidade de um acidente com
o operador (DOHI et al., 2001). Portanto, um processo de manutenção eficaz se
faz necessário para a redução e evitar possíveis falhas para aumentar o tempo
de vida útil dos equipamentos.
Desde a Revolução Industrial, a manutenção tem sido um grande
desafio, pois apesar do grande avanço, oriundo da tecnologia, essa ainda é uma
atividade de grandes desafios devido aos seguintes fatores como: necessidade
de produção em longa escala, concorrência, que aliados a uma nova filosofia de
organização de responsabilidades, fizeram da manutenção uma das atividades
que mais mudaram nas últimas duas décadas (DHILLON, 2002; MOUBRAY,
1997).
Na indústria atual a manutenção está se tornando ainda mais
importante, com as empresas adotando-a como uma ferramenta de negócios
para geração de lucros, capaz de mantê-las de forma eficiente, eficaz e
econômica sustentando sua sobrevivência a longo prazo (SHARMA et al., 2011).
2.3.2 CONCEITO DE MANUTENÇÃO
Ferreira (1997) define manutenção como: “Ato ou efeito de manter-se.
As medidas necessárias para conservação ou permanência de alguma coisa ou
situação”.
“A combinação de todas as ações técnicas administrativas, incluindo as
de supervisão, destinadas a manter ou recolocar um item em um estado no qual
possa executar a função desejada” (NBR-5462, 1994; BS EM-13306, 2001).
Dhillon (2002 a 2006) define manutenção como: “todas as ações
necessárias para manter um ativo ou restaurá-lo, para uma condição
satisfatória”.
8
Kardec e Nasfic (2009) afirmam que além de manter sua função, a
manutenção deve garantir também a confiabilidade e disponibilidade do item, a
atividade deve ser realizada com segurança, se preocupando com o meio-
ambiente e com recursos, sendo essa a missão da manutenção. Mobley et al.
(2008).
2.3.3 EVOLUÇÃO DA MANUTENÇÃO
A manutenção evoluiu ao longo do tempo, pelo fato do avanço
tecnológico que acontece de maneira acelerada nos últimos anos, também pelo
fato do processo industrial exigir um alto rendimento, e para isso as máquinas
precisam funcionar em perfeito estado por mais tempo possível.
Moubray (1997) e Siqueira (2009) dividem a manutenção em três
gerações, cada uma com seus aspectos, evoluindo ao longo dos anos.
A Figura 01 apresenta as três gerações da manutenção e o enfoque de
cada uma.
Figura 01 – avanço temporal da manutenção
Fonte: MOUBRAY, John (1997)
9
2.3.4 PRIMEIRA GERAÇÃO
O desenvolvimento técnico da manutenção é acompanhado pela história
da humanidade, tendo seu início com a invenção da máquina a vapor de James
Watt (1736-1819), quando houve a necessidade de reparo das primeiras
máquinas industriais (DHILLON, 2006; TAVARES, 1999).
A primeira geração estende-se até a Segunda Guerra Mundial,
caracterizada por uma indústria altamente mecanizada, com equipamentos
simples que na maioria das vezes eram superdimensionados, onde a produção
não era prioridade, permitindo tempos inativos do sistema. As atividades de
manutenção eram às corretivas, executadas após a quebra ou defeito dos
equipamentos e rotinas operacionais como atividades de limpeza, controle e
lubrificação (MOUBRAY, 1997; SIQUEIRA, 2009).
2.3.5 SEGUNDA GERAÇÃO
O ponto de partida para a segunda geração foi o período pós-guerra,
final dos anos 50, marcado pelo grande aumento na demanda de produtos,
serviços e pela falta de mão-de-obra que pudesse realizar o trabalho de forma
satisfatória. Isso acarretou num aumento forte mecanização, levando a busca da
maior confiabilidade e disponibilidade dos sistemas de produção, com a
disseminação da linha de produção contínua, apresentava máquinas mais
numerosas e complexas, aumentando os custos relacionados à manutenção, e
observou que as máquinas falhava em determinados intervalos de tempos, isso
levou o conceito da manutenção preventiva, para evitar falhas nos
equipamentos. (MOUBRAY, 1997; SIQUEIRA, 2009).
2.3.6 TERCEIRA GERAÇÃO
A partir da década de 70, as técnicas de manutenção desenvolvidas
anteriormente, mostram-se ineficientes em relação os novos requisitos dos
processos de produção, e do processo de automação ocorrida nas indústrias. A
utilização do sistema “just-in-time”, onde se trabalha sem a formação de
estoques, fez com que a falha tivesse um efeito mais severo em relação ao
10
sistema de produção. (KARDEC e NASFIC, 2009; MOUBRAY, 1997; SIQUEIRA,
2009).
Conforme Moubray (1997) nessa geração os sistemas de produção
começaram a ser implementados para trabalhar com uma maior exatidão, sendo
dimensionados nos limites operacionais, aumentando a importância do conceito
disponibilidade e confiabilidade, visando aumentar a qualidade e o padrão de
produtividade.
Siqueira (2009) observa que com a automação, aumentou a frequência
de ocorrer uma falha, em razão do avanço das tecnologias. Shenoy e Bhadury
(2005) afirmam que para fazer atender a essa nova filosofia, é necessário da
manutenção o máximo desempenho possível que garanta que os equipamentos
continuarão a realizar suas funções a um gasto mínimo de recursos. A Figura
02, mostra o desenvolvimento das técnicas de manutenção de acordo com suas
gerações.
Figura 02 – desenvolvimento das técnicas de manutenção
Fonte: GUTIÉRREZ, Luis A. Mora. (2005)
11
2.4 TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO
Existem algumas técnicas de manutenção que podem ser utilizadas, e
são realizadas de acordo com o plano de manutenção elaborado. Essas técnicas
são:
• Manutenção preventiva;
• Manutenção preditiva;
• Manutenção corretiva.
Essas técnicas de manutenção são definidas na literatura, segue abaixo
esses conceitos:
2.4.1 MANUTENÇÃO CORRETIVA
Bloom (2006) define manutenção corretiva como: trabalho realizado a
fim de reparar uma falha em uma máquina. Dillhon (2006) afirma que este tipo
de manutenção como todo tipo de ação realizado para fazer com que a máquina
volte a fazer o seu trabalho com o desempenho satisfatório.
B. G. Filho (2008) divide a manutenção corretiva em duas classes:
corretiva programada, onde a ação de manutenção é realizada após a falha
potencial, e corretiva não planejada, onde a ação de manutenção é realizado
após a ocorrência da falha funcional.
Kardec e Nascif (2009) e Papic et al. (2009) afirmam que uma
dificuldade da manutenção corretiva é a incapacidade dessa ação em prever
futuras falhas. Outra limitação existente é que as atividades de reparo só
acontecem depois que o equipamento apresenta algum tipo de falha (MOBLEY
et al., 2008).
12
2.4.2 MANUTENÇÃO PREVENTIVA
A NBR-5462 (1994) define como manutenção preventiva a atividades
realizadas em intervalos predeterminados pela equipe responsável, ou de
acordo com critérios prescritos, a fim, de reduzir as ocorrências de falhas.
B. G. Filho (2008) afirma que manutenção preventiva são todas as
atividades de manutenção realizadas quando o sistema apresenta boas
condições de operação, ainda que apresente algum tipo falha. Segundo Mobley
(2008) essas atividades podem ser realizadas em intervalos de tempo
determinados pela equipe de manutenção. Essas atividades podem ocorrer de
acordo com: o tempo de trabalho, processo de produção, horas de
funcionamento e etc.
Foram selecionadas 30 unidades de rolamentos de esfera 6309, novos,
todos com a mesma condição (Pressão, temperatura e o ambiente era
controlado), afim de ver com quantas revoluções cada rolamento iria falhar, o
gráfico está disposto na Figura 03:
Figura 03 – teste de rolamentos de esferas 6309
Fonte: Ball and Roller Theory, Design, & Application. Eschmann, et al John
Wiley & Sons, 1985
Com o gráfico da figura 03, observamos que a manutenção preventiva
não prever a falha, assim, sua aplicação é mais recomendada para elementos
que já tem alguma falha, assim, evitando troca de componentes bons.
13
2.4.3 MANUTENÇÃO PREDITIVA
A manutenção preditiva consiste em toda atividade de assistência ou
acompanhamento de como se encontra um sistema, seus parâmetros
operacionais e a eventual ocorrência de falhas, sendo realizada através de
medições ou inspeções que não interfiram na operação do sistema em um tempo
predeterminado, afim de detectar a falha em seu estágio inicial. (FILHO, 2008;
MARÇAL, 2000).
Raposo (2004) apresenta o conceito de manutenção preditiva sobre
duas óticas distintas. No primeiro ela é definida dentro de uma política de
manutenção preventiva, onde a falha do sistema é desconhecida e o
levantamento de informações dos parâmetros é realizado de forma contínua,
caracterizando uma preventiva de acompanhamento. No segundo conceito as
técnicas preditivas (análise de vibração, termografia, analise de óleo, ultrassom)
são vistas como um avanço da manutenção preventiva sistemática, sendo vistas
como uma forma manutenção. A Figura 04 nos mostra o passo a passo da
realização das técnicas de manutenção.
Figura 04 – técnicas de manutenção
Fonte: adaptado pelo autor EFÉSO (2002)
14
2.5 MANUTENÇÃO CENTRADA NA CONFIABILIDADE
A Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC), do inglês Reliability
Centered Maintenance (RCM), é uma abordagem criada no final da década de
60, inicialmente orientada para a indústria aeronáutica, com o objetivo de
direcionar os esforços da manutenção para componentes e sistemas onde a
confiabilidade é fundamental. Seu principal objetivo é garantir a função do
sistema (MOUBRAY, 1997; SIQUEIRA, 2009; WANG e HWANG, 2004).
2.5.1 FUNDAMENTAÇÃO MCC
Garza (2002) afirma que além da introdução de novos abordagens, a
MCC apresenta um objetivo para a manutenção em relação ao modelo realizado
atualmente, embasando as suas ações em novos objetivos. A tabela 01
apresenta as principais as principais diferenças da manutenção tradicional e da
MCC:
Tabela 01 - comparação da manutenção tradicional e MMC
Características Manutenção tradicional MCC
Foco Equipamento Função do equipamento
Objetivo Manter o equipamento Preservar a função
Atuação Componente Sistema
Atividades O que pode ser feito O que deve ser feito
Dados Pouca ênfase Muita ênfase
Documentação Reduzida Obrigatória e sistemática
Metodologia Empírica estruturada
Combate Falhas Consequência das falhas
Normalização Não Sim
Priorização Inexistente Por função
Fonte: Siqueira (2009)
15
2.5.2 OBJETIVOS DA MCC
O principal objetivo da Manutenção Centrada em Confiabilidade, é a
preservação da função de cada componente do sistema e a diminuição de custos
da vida dos seus ativos, aumento da confiabilidade e a disponibilidade, isso é
reduzindo o custo com atividade de manutenção. A Figura 05 mostra a evolução
da MCC ao longo dos anos.
Figura 05 - evolução da MCC
Fonte: adaptado pelo autor de PELTOKORPI (2009)
16
2.5.3 PROCESSO DE IMPLEMENTAÇÃO
O processo de implantação da MCC na manutenção de um equipamento
ou sistema é realizado seguindo as seguintes etapas: (MOUBRAY, 1997;
SIQUEIRA, 2009; SMITH e HINCHCLIFFE, 2004):
· Etapa 1: Identificação das Funções do Sistema;
· Etapa 2: Análise dos Modos de Falha e Efeitos;
· Etapa 3: Seleção das Funções Significantes;
· Etapa 4: Seleção das Atividades Aplicáveis;
· Etapa 5: Avaliação da Efetividade das Atividades;
· Etapa 6: Seleção das Atividades Aplicáveis e Efetivas;
· Etapa 7: Definição da Periodicidade das Atividades.
A Figura 06 nos mostra um diagrama para a implementação da MCC.
Figura 06 – diagrama de implementação de MCC
Fonte: Leverette, J. C. (2006)
17
2.5.4 MODO DE FALHA E EFEITO – FMEA
De acordo com Fogliato e Ribeiro (2009), FMEA é uma técnica de
confiabilidade, que analisa as falhas potencias e seus efeitos, com os objetivos
de : (i) reconhecer e avaliar as falhas potenciais que podem surgir em um produto
ou processo, (ii) indentificar as ações que possam eliminar ou reduzir a chance
de ocorrência dessas falhas, e (iii) documentar o estudo, criando um referencial
técnico que possa auxiliar em revisões desenvolvimentos futuros do projeto ou
processo. Para a MCC a FMEA é uma ferramenta fundamental.
Os efeitos potenciais de falha são definidos como aqueles defeitos,
resultantes dos modos de falha, conforme seriam percebidos pelo cliente. Em
geral, a cada modo de falha corresponde um efeito.
A severidade é o quanto a falha potencial é prejudicial ao elemento em
análise, o efeito também é mensurado de acordo com Fogliato e Ribeiro (2009):
de 1 a 10, onde 1 é pouco severo e 10 é muito severo. Segue abaixo a Tabela
02 com esses dados (Fonte: FOGLIATO E RIBEIRO, 2009).
Tabela 02 - severidade
Fonte: Fogliato e Ribeiro, (2009).
Severidade do efeito Descrição da severidade Escala
Muito alta Quando compromete a segurança da operação ou envolve a infração aos
regulamentos governamentais.
10 9
Alta
Quando provoca insatisfação do cliente, por exemplo, um veículo ou aparelho que não opera, sem comprometer a
segurança ou implicar infração.
8 7
Moderada Quando provoca insatisfação, devido à
queda de desempenho ou mau funcionamento de partes do sistema.
6 5
Baixa Quando provoca uma leve insatisfação, o cliente observa uma leve deterioração
ou queda de desempenho.
4 3
Mínima
Falha que afeta minimamente o desempenho do sistema, e a maioria dos
clientes nem mesmo note sua ocorrência.
2 1
18
A ocorrência é o quanto a falha acontece ao longo do tempo. Abaixo
segue a tabela 03: de ocorrência de falhas, tirada do livro Fogliato e Ribeiro
(2009).
Tabela 03 – ocorrência
Ocorrência da falha Taxa de falha Escala
Muito alta Falhas inevitáveis 100/1000
50/1000 10 9
Alta Falhas que ocorrem com frequência
20/1000 10/1000
8 7
Moderada Falhas ocasionais 5/1000
2/1000 1/1000
6 5
Baixa Falhas raramente ocorrem 0,5/1000
0,1/1000 4 3
Mínima
Falhas muitos improváveis 0,01/1000
2 1
Fonte: Fogliato e Ribeiro (2009)
19
A detecção se refere a capacidade da equipe de trabalho detectar a
falha. Segue a Tabela 04, que nos mostra a escala da detecção:
Tabela 04 – Detecção
Fonte: Fogliato e Ribeiro (2009).
O risco (R) é calculado para priorizar as ações de correção e melhoria
do projeto. No cálculo do risco leva-se em conta a severidade, ocorrência e
detecção. A fórmula em geral empregada para a avaliação do risco é a
multiplicação simples desses três itens, conforme segue:
R = Severidade × Ocorrência × Detecção
Classificação dos riscos:
• Desprezíveis < 32;
• Indesejáveis 32 ≤ risco < 100;
• Intoleráveis ≥ 100
Possibilidade de detecção
Descrição da detecção Escala
Muito remota A equipe de trabalho não identificará
esse modo de falha. 10
Remota A equipe de trabalho provavelmente não
irá detectar esse modo de falha. 9 8
Baixa Há uma baixa probabilidade de a equipe
de trabalho detectar o modo de falha 7 6
Moderada A equipe de trabalho pode detectar o
modo de falha 5 4
Alta Há uma alta probabilidade de a equipe de
trabalho detectar o modo de falha 3 2
Muito alta É quase certo que a equipe de trabalho
irá detectar esse modo de falha 1
20
2.5.5 CLASSIFICAÇÃO DAS FALHAS
Moubray (1997) define falha como: incapacidade do item ou elemento
de realizar a sua tarefa de maneira adequada, ou seja, não atendendo a
expectativa do usuário, classificando-a as falhas nos aspectos como: origem,
extensão, velocidade, manifestação, criticidade e idade.
Na MCC as falhas são consequências dos modos de falhas. Zaions
(2003) define como falha funcional como a falta de capacidade de qualquer item
físico realizar uma atividade com desempenho desejado pelo usuário, ou seja, é
quando o equipamento quebra e não consegue desempenhar sua função.
Siqueira (2009) afirma que as falhas funcionais podem ser diferenciadas
em:
Falhas evidentes: quando detectadas durante trabalho normal da
equipe;
Falhas ocultas: uma falha não detectada pela equipe durante trabalho
normal;
Falhas múltiplas: quando uma falha oculta combinada a uma segunda
falha se torna evidente.
Falha potencial é um modo de falha, ou seja, é quando o equipamento
começa a dar sinais de ocorrência da falha (aumento de temperatura, aumento
de vibração, vazamento e etc.). (MOUBRAY, 1997). A Figura 07 apresenta a
curva PF.
Figura 07 – intervalo P-F
Fonte: adaptado pelo autor de NASA (2008)
21
O intervalo entre os pontos P e F é onde a equipe de manutenção tem
que identificar as falhas no equipamento e corrigi-las, para o mesmo não parar
de funcionar, chegando no ponto F (Falha funcional). Quanto mais próximo do
ponto P (falha potencial) identificar as falhas melhor, pois, quanto maior for o
tempo para identificar falha, mais caro fica o custo com o reparo.
2.5.6 MECANISMO DE FALHAS
A curva banheira é dividida em três fases: mortalidade infantil,
amadurecimento da vida útil e envelhecimento, como descreve bem a Figura 08.
A curva banheira é bem representada pela distribuição Weibull, onde seu fator
de forma, inclinação da curva (𝛾) é que vai determinar a região em que se
encontra o sistema ou elemento em análise.
𝛾 < 1 mortalidade infantil
𝛾 = 1 amadurecimento da vida útil
𝛾 > 1 envelhecimento ou degradação
Figura 08 - curva banheira
Fonte: GUTIÉRREZ, Luis A. Mora. (2005)
22
3 ESTUDOS DE CASO – SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO
3.1 SELEÇÃO DOS SISTEMAS E COLETAS DE INFORMAÇÕES
Foi feito a análise de um sistema de refrigeração com dados hipotéticos,
afim de aplicar os conceitos da manutenção centrada em confiabilidade.
Sistema de refrigeração, presente na figura 09, consiste em remover
calor de um ambiente, afim de deixar o mesmo com a temperatura desejada. Os
seus principais componentes são: condensador, compressor, evaporador e
válvula de expansão.
Figura 09 - sistema de refrigeração
Fonte: Ana Paula Garrido – DuPont do Brasil
O ciclo de refrigeração iniciado no compressor é o responsável pelo
aumento da pressão do fluído e consequentemente aumento da sua
temperatura, logo após o fluído vai para o condensador que é onde o calor do
ambiente a ser refrigerado é rejeitado para o ambiente externo, depois o fluido
passa pela válvula de expansão onde será diminuído a sua pressão e
temperatura, e por fim o fluído vai para evaporador, que é um trocador de calor,
onde ocorre a vaporização devido a absorção de calor do ambiente refrigerado.
Selecionando o sistema e subsistemas de análise, o próximo passo é a
identificação das funções primárias e secundárias, exercidas pelos seus
23
componentes, bem como as falhas funcionais, que devem ser evitadas aplicando
a MCC.
De acordo com o Siqueira (2009), as funções devem ainda ser
priorizadas e somente aquelas nas quais suas falhas funcionais impactam na
segurança, meio ambiente, operação e economia, continua sob análise.
Os componentes escolhidos para a análise da MCC foram: compressor,
evaporador, válvula de expansão e condensador.
3.2 ANÁLISE MODOS DE FALHAS E EFEITOS
Após a análise de cada função dos componentes do sistema de
refrigeração, é aplicada a FMEA uma das etapas mais importantes na MCC, pois,
é aonde se vai detectar possíveis falhas potenciais e seus efeitos. Outro fator
importante na FMEA é o número de risco, calculado a partir dos indicadores:
severidade, ocorrência e detecção, esses indicadores são apresentados nas
Tabelas: 02, 03 e 04. A tabela 05 mostra a severidade, ocorrência e detecção
dos componentes do sistema de refrigeração (obtidos de forma aleatória, só para
a aplicação) e a tabela 06 mostra os modos e efeitos de falha dos componentes.
Tabela 05 – Severidade, ocorrência e risco do sistema de refrigeração
O número de risco é um indicador que nos diz quais os componentes do
sistema merecem mais atenção da equipe de trabalho, todos os componentes
caíram na situação de riscos indesejáveis, de acordo com a classificação (32
≤risco<100).
Componente Ocorrência Severidade Detecção Risco
Válvula de expansão 4 3 3 36
Compressor 6 3 4 72
Condensador 5 4 4 80
Evaporador 6 4 4 96
24
Tabela 06 – efeitos e falhas dos componentes do sistema de refrigeração
Componente Modo de falha Efeito de falha
Válvula de expansão Válvula não abre Não haverá controle de
pressão de ar
Compressor Baixa eficiência térmica Perda de capacidade de
refrigeração
Condensador Filtros saturados
Aumento da perda de carga no sistema,
congelamento da linha líquido refrigerante.
Evaporador Excesso de vibração Quebra do
equipamento.
3.3 SELEÇÃO DO MODELO DE CONFIABILIDADE
Nesta etapa, utilizamos o software MINITAB 18 para a obtenção das
curvas dos modelos de confiabilidade: Weibull, lognormal e exponencial. Tem
como objetivo saber qual das curvas se ajusta melhor ao conjunto de dados.
Para a aplicação desses modelos foi utilizado 49 pontos (obtidos de
forma aleatória), analisando o sistema em 500 horas, esses pontos descritos na
tabela 07 são as horas em que o sistema falhou.
Tabela 07 – Tempo de falha do sistema de refrigeração
Tempo de falhas em horas
Ponto Tempo (h) Ponto Tempo (h) Ponto Tempo (h)
1 15 18 145 35 242
2 23 19 149 36 255
3 62 20 153 37 264
4 78 21 158 38 273
5 80 22 162 39 282
6 85 23 167 40 301
7 97 24 171 41 312
8 105 25 175 42 330
9 110 26 183 43 345
10 112 27 189 44 360
11 119 28 190 45 383
12 121 29 197 46 415
13 125 30 210 47 436
14 128 31 218 48 457
15 132 32 225 49 472
16 137 33 230
17 140 34 237
25
Com esses dados, obtemos as curvas de confiabilidade, utilizando o
método dos mínimos quadrados (técnica matemática para encontrar o melhor
ajuste ao conjunto de dados) e com índice de confiabilidade de 95%. Segue
abaixo as curvas obtidas no software MINITAB 18:
3.3.1 TESTE DE QUALIDADE DOS AJUSTES ANÁLISE
A partir dos dados selecionados, através do software MINITAB 18,
obteve-se os gráficos de distribuições e foi feito testes de qualidade dos ajustes
(Figura 10), para que saber qual das distribuições melhor se adequa ao conjunto
de dados.
Através da análise visual dos gráficos das distribuições e dos valores da
estatística de Anderson Darling (AD) (A estatística de Anderson-Darling serve
para medir quão bem os dados seguem uma distribuição particular. Quanto
menor essa estatística for, implica que temos a melhor distribuição que se aplica
aos dados), que quanto menor seu valor melhor é o ajuste, temos a distribuição
Weibull que melhor modela os dados.
Figura 10 – Teste de qualidade dos ajustes
Fonte: Minitab 18
26
Através da análise visual dos gráficos da Figura 10 das distribuições e
dos valores da estatística de Anderson Darling (AD), temos a distribuição Weibull
que melhor modela o conjunto de dados do sistema de refrigeração. Com esse
dado e o histórico de falhas de cada componente do sistema de refrigeração,
vamos plotar as curvas de confiabilidade, utilizando o modelo Weibull. Essas
curvas tem o objetivo auxiliar na escolha do tipo de manutenção que vai ser
realizada em cada componente.
3.3.2 Válvula de expansão
A Figura 11 nos mostra uma função taxa de falha, decrescente,
comportamento típico de equipamentos que estão na fase de mortalidade
infantil, de acordo com a curva banheira (Figura 08), para esses casos o tipo de
manutenção apropriada é a corretiva. A função densidade de probabilidade já
começa no pico, devido componente está na região de mortalidade infantil, onde
as falhas são maiores no começo da vida útil do equipamento. A função
sobrevivência nos mostra que a confiabilidade do componente diminui
rapidamente ao longo do tempo.
Figura 11 – modelo de confiabilidade Weibull – Válvula de expansão
Fonte: Minitab 18
Tempos de falhas da válvula de expansão em horas: 15, 23, 145, 149, 242, 255.
27
3.3.3 Compressor
A Figura 12 nos mostra uma função taxa de falha crescente,
comportamento típico de equipamentos que estão na região de envelhecimento
ou degradação, de acordo com a curva banheira (Figura 08), para esses casos
o tipo de manutenção recomendada é a preventiva. A função densidade de
probabilidade cresce até um pico, e depois decresce. A função sobrevivência é
constante no início (chamada vida útil do equipamento), depois a função diminui
exponencialmente com o tempo.
Figura 12 – modelo de confiabilidade Weibull – compressor
Fonte: Minitab 18
Tempo de falhas compressor em horas: 62, 78, 80, 85, 153, 158, 162, 167, 264,
273, 282.
28
3.3.4 Condensador
A Figura 13 nos mostra uma função taxa de falhas, com o
comportamento crescente, típico de equipamentos que estão na fase de
envelhecimento ou degradação, de acordo com a curva banheira (Figura 08),
para esses casos o tipo de manutenção recomendada é a preventiva. A função
de sobrevivência nos mostra a confiabilidade do sistema ao longo do tempo,
onde o período inicial é onde temos o tempo de vida útil do componente, logo
após esse período a confiabilidade diminui ao longo do tempo.
Figura 13 – modelo de confiabilidade Weibull – condensador
Fonte: Minitab 18
Tempo de falhas do condensador em horas: 121, 125, 128, 132, 137, 140, 197,
210, 218, 225, 230, 237, 415, 436, 457, 472.
29
3.3.5 Evaporador
A Figura 14 nos mostra uma função taxa de falhas crescente,
comportamento típico de equipamentos que estão na fase de desgaste ou
degradação de acordo com a curva banheira (Figura 08), para esses casos o
tipo de manutenção recomendada é a preventiva. A função de sobrevivência é
constante nas primeiras horas (chamada vida útil do equipamento) e depois a
confiabilidade diminui exponencialmente com o tempo.
Figura 14 – modelo de confiabilidade Weibull – Evaporador
Fonte: Minitab 18
Tempos de falhas do evaporador em horas: 97, 105, 110, 112, 119, 171, 175,
183, 189, 190, 312, 330, 345, 360, 383.
30
3.4 SELEÇÃO DAS ATIVIDADES APLICAVÉIS PARA O ESTUDO DE CASO
Segundo Siqueira (2009), as atividades é um processo estruturado para
determinar se uma tarefa de manutenção selecionada é efetiva para diminuir a
um nível aceitável, as consequências previstas para uma falha. Para tal, existem
critérios. Primeiro, a atividade de manutenção escolhida deve ser viável
tecnicamente, ou seja, deve ser uma atividade que esteja ao alcance da equipe
que vai realizar a tarefa. Além disso, a atividade deve ser viável com os recursos
disponíveis.
A atividade de manutenção deve aumentar a detecção e diminuir a
ocorrência e severidade dos componentes, com isso os modos de falhas devem
ser eliminados ou diminuídos ao longo do tempo. De acordo com criticidade de
cada equipamento, e análise dos gráficos de confiabilidade, foi definido o tipo de
manutenção que melhor se adequa a cada componente do sistema de
refrigeração, como mostra a Tabela 08:
Tabela 08 – Seleção das atividades de manutenção
Componentes Modo de
falha Falha
Tipo de manutenção
Atividade recomendada
Válvula de expansão
Válvula não abre
Não haverá controle de
pressão de ar Corretiva
Rotina de inspeção no
compressor de ar ou troca do
componente.
Compressor Baixa
eficiência térmica
Perda de capacidade
de refrigeração
Preventiva Rotina de inspeção, fazer o cálculo do
superaquecimento.
Condensador Filtros
saturados
Aumento da perda de carga no sistema,
congelamento da linha líquido
refrigerante.
Preventiva Aumentar a
frequência de inspeção nos filtros
evaporador Perda do
fluido refrigerante
Perda de capacidade
de refrigeração.
Preventiva Aumentar a
frequência de inspeção
31
4 ESTUDO DE CASO - EIXO MECÂNICO
Para a aplicação da manutenção centrada em confiabilidade, foi feito um
caso hipotético. O caso em estudo é um eixo mecânico, que é um elemento que
tem inúmeras aplicação na indústria.
4.1 SELEÇÃO DOS SISTEMAS E COLETAS DE INFORMAÇÕES
Eixos Elementos de máquinas utilizados para suportar componentes
rotativos e/ou transmitir potência ou movimento rotativo ou axial. Os eixos
trabalham em condições extremamente variáveis de carregamento.
A maioria dos eixos são construídos em aço com baixo e médio teor de
carbono. Os eixos com médio teor de carbono exigem um tratamento térmico
superficial, pois estarão em contato permanente com buchas, rolamentos e
materiais de vedação. Existem eixos fabricados com aços-liga, altamente
resistentes.
4.2 ANÁLISE DOS MODOS DE FALHAS E EFEITOS
A FMEA é uma das principais etapas da MCC, é onde conhecemos as
falhas potenciais e seus efeitos.
A Tabela 09 nos mostra os modos de falhas observados no eixo
mecânico, segue a tabela:
Tabela 09 – efeitos e falhas do eixo mecânico
Conhecendo o modo de falha do componente, agora é calculado a
severidade, ocorrência e detecção (obtidos de forma aleatória) (usando as
tabelas: 02, 03 e 04) para assim ter o número de risco, a tabela 10 nos mostra
esses dados:
Componente Função Modo de falha Efeito de falha
Eixo
Transmitir
movimento,
torque.
Não transmite
movimento, não
transmite torque
Empenamento,
desgaste.
32
Tabela 10 – Severidade, ocorrência, detecção, risco do eixo mecânico.
Componente Severidade Detecção Ocorrência Risco
Eixo mecânico 6 3 8 144
A partir do número de risco, chegamos à conclusão que esses riscos são
intoleráveis, pois, número de risco > 100.
4.3 SELEÇÃO DO MODELO DE CONFIABILIDADE
Nesta etapa, foi utilizado o software MINITAB 18 para a obtenção das
curvas dos modelos de confiabilidade: Weibull, lognormal e exponencial. Com o
objetivo de saber qual das distribuições melhor se adequa ao conjunto de dados.
Para a aplicação desses modelos foi utilizado 29 pontos (dados
aleatórios), analisando o sistema em 100 horas, esses pontos são as horas em
que o sistema falhou. Segue abaixo a tabela 11 com esses pontos:
Tabela 11 – Tempos de falhas do eixo mecânico
Tempos de falhas em horas
Ponto Tempo (h) Ponto Tempo (h) Ponto Tempo (h)
1 20,99 14 49,97 28 90,34
2 23,11 15 53,96 29 94,59
3 32,01 16 56,53
4 32,78 17 59,45
5 36,57 18 61,68
6 38,27 19 62,22
7 39,33 20 65,84
8 39,83 21 66,07
9 40,24 22 66,60
10 43,44 23 67,24
11 43,64 24 68,23
12 46,95 25 88,19
13 48,33 26 88,70
Com esses dados, obtemos as curvas de confiabilidade, utilizando o
método dos mínimos quadrados (técnica matemática para encontrar o melhor
ajuste ao conjunto de dados) e com nível de confiabilidade de 95%. Segue as
curvas dos modelos de confiabilidade:
33
4.3.1 TESTE DE QUALIDADE DOS AJUSTES
ANÁLISE
A Figura 15 nos mostra o teste de qualidade de ajustes, com a inspeção
visual dos gráficos e o número de Anderson Darling (AD) (A estatística de
Anderson-Darling serve para medir quão bem os dados seguem uma distribuição
particular. Quanto menor essa estatística for, implica que temos a melhor
distribuição que se aplica aos dados), quanto menor esse valor melhor os dados
se adequam a distribuição, vimos que a distribuição que melhor representa o
conjunto de dados é a Lognormal.
Figura 15 – Teste de qualidade de ajustes
Fonte: Minitab 18
Conhecendo a melhor distribuição, agora vamos plotar as curvas de
confiabilidade, utilizando o modelo Lognormal. Essas curvas tem o objetivo
auxiliar na escolha do tipo de manutenção que vai ser realizada em cada
componente.
34
4.3.2 Modelo de confiabilidade Lognormal
ANÁLISE
A Figura 16 nos mostra as funções: taxa de falha, densidade de
probabilidade e sobrevivência do modelo de confiabilidade Lognormal. A função
densidade de probabilidade nos mostra a probabilidade de um componente
falhar ao longo do tempo, e vimos que a função cresce e chega ao pico em torno
de 50 horas, e depois decresce. A função sobrevivência mostra a confiabilidade
do sistema em estudo ao longo do tempo, a função é constante, até a ocorrência
da falha potencial, depois a função diminui exponencialmente com o passar do
tempo. A função taxa de falha é constante nas primeiras horas, e depois aumenta
exponencialmente com o passar do tempo, estando assim numa zona de
desgaste ou degradação, de acordo com a curva da banheira (Figura 08).
Figura 16 – modelo de confiabilidade Lognormal - Eixo mecânico
Fonte: Minitab 18
35
4.4 SELEÇÃO DAS ATIVIDADES APLICAVEIS AO ESTUDO DE CASO
Após a análise da FMEA, observando o nível de criticidade do eixo, e
analisando o modelo de confiabilidade que melhor se adequa ao conjunto de
dados, o melhor tipo de manutenção a realizar é a preventiva, para a eliminação
ou diminuição dos modos de falhas, pois o sistema se encontra numa zona de
desgaste ou degradação.
A seguir na Tabela 12 são apresentadas as atividades recomendadas
para o eixo mecânico:
Tabela 12 – atividades recomendadas eixo mecânico.
Componentes Modo de
falha Falha
Tipo de manutenção
Atividade recomendada
Eixo mecânico
Não transmite movimento,
não transmite torque.
Empenamento, desgaste.
Preventiva Lubrificação,
limpeza ou troca do equipamento.
36
5 CONCLUSÃO
• A MCC é uma ferramenta que auxilia a definição dos métodos de
manutenção mais adequados aos componentes estudados.
• Através da MCC pode-se fazer um estudo preliminar, com o objetivo de
preservar as funções dos componentes, e posteriormente utilizar os
dados obtidos na MCC com os dados práticos do funcionamento do
componente (histórico de falhas) para a obtenção de uma análise mais
detalhada.
• Para o estudo de caso do sistema de refrigeração, cada componente
obteve um tipo de manutenção mais adequada: Válvula de expansão:
corretiva, Compressor: preventiva, condensador: preventiva, evaporador:
preventiva.
• Para o estudo de caso do eixo o tipo de manutenção mais adequada foi a
preventiva.
• A utilização da MCC pode gerar uma redução dos custos finais com
produção, fazendo o que deve ser feito, assim, reduzindo os custos de
manutenção.
37
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