Análise de Falhas em Sistemas modelados

ANÁLISE DE FALHA EM SISTEMAS
MODELADOS

COMPETÊNCIAS
 Engenheiro Eletricista formado
pela UFSJ – diploma registrado
sob número 000538, processo
número 23122.100087/2004-74 e
CREA - MG 84028/D.
 Instrutor Técnico – código da
atividade 85.996/ 04 e CNPJ
26.935.516/000111
 Engenheiro de Manutenção Pleno
– conforme CTPS 45007/0102 –
MG; Registro Número 42478
Ficha 13512 (GERDAU/OB)
 Mestrando – UFSJ / PPGEL
(matrícula 2013220230001)

Treinamentos Serviços
QUEM SOMOS
Empresa para o desenvolvimento empresarial e técnico no ramo de segurança do trabalho e gestão de ativos,
visando clientes com potenciais de inserção no mercado, bem como aqueles que já estão inseridos e a procura por
qualificação e orientação.
MISSÃO
Proporcionar ao mercado pessoas qualificadas com as necessidades e exigências normativas.
VISÃO
Ser uma empresa referência em consultoria e treinamento, buscando instruir, habilitar e qualificar seus clientes
potenciais.
VALORES
Comprometimento e qualidade na entrega de seus resultados.
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BIBLIOGRAFIA
 Acires Dias [et. Al.]. “Metodologia para análise de risco Mitigação de perda de SF6 em
disjuntores”. Florianópolis, 2011. P&D – ANEEL
 Siqueira, Iony Patriota de. “Manutenção Centrada na Confiabilidade. Manual de
implementação.” Rio de Janeiro, qualitymark, 2005.
 Lafraia, João Ricardo Barusso. “Manual de Confiabilidade, manutenabilidade e
disponibilidade.” Rio de Janeiro, qualitymark, 2005.
 Billinton, Roy. “Reliability Evaluation of Engineering Systems: Concepts and
Techniques.” ISBN 0-273-08484-4
4
FTA-AnálisedeFalhasem
SistemasModelados

INTRODUÇÃO
• “Prevenir e corrigir falhas constitui os objetivos primários” (Iony
Patriota – MCC, manual de implementação)
• “[...]preservar as capacidades funcionais de equipamentos e
sistemas em operação.” (Smith A.M. - Reliability-Centered Maintenance)
• “[...]assegurar que itens físicos continuem a fazer o que seus
usuários desejam que eles façam.” (Moubray J. - Reliability-Centered
Maintenance)
FTA-AnálisedeFalhas
emSistemasModelados
5
Em relação a manutenção temos...

ERRO ou FALHA?
emSistemasModelados
6
Defeito
• Pode ocasionar a manifestação
de erros
Erro
• Pode gerar a falha
Falha
• Comportamento inesperado
que afeta o usuário

DesastresCausadosporErros nas Soluções
(1/3)
Exemplo 1: Falha no lançamento de mísseis
(25/02/1991 – Guerra do Golfo – míssil Patriot)
Erro de 0,34 s no cálculo do
tempo de lançamento
Limitação na representação numérica
(24 bits)
emSistemasModelados
7No início dos anos 90 durante a guerra do Golfo foi usado um sistema de defesa das tropas americanas denominado de sistema de defesa
com misseis aéreos Patriot. Na noite de 25 de Fevereiro de 1991 este sistema de defesa e detecção de ataques inimigos falhou, não
conseguindo intersectar um míssil Scud lançado pela Arábia Saudita. O míssil iraquiano matou 28 militares americanos e feriu outros 98.
Esta falha grave no sistema de defesa deveu-se a erro no radar do sistema Patriot e no software que o suportava, reduzindo-se no fim, a
um erro de arredondamento no cálculo e na medição do tempo.

Exemplo 2: Explosão de foguetes
(04/06/1996 – Guiana Francesa – foguete Ariane 5)
Limitação na representação numérica
(64 bits/ 16 bits)
Prejuízo: U$ 7,5 bilhões
DESASTRES CAUSADOS POR ERROS NAS SOLUÇÕES
(2/3)
emSistemasModelados
8
https://cnes.fr/fr/accueil_site_instit

DESASTRES CAUSADOS POR ERROS NAS SOLUÇÕES
(3/3)
Exemplo 3: Afundamento de Plataforma
Marítima
(23/08/1991 – Mar do Norte/Noruega – Plataforma
Sleipner)
Rompimento de uma das Células
que compunham a parede
Parcialmente causada por erro de
análise no elemento finito
Prejuízo: U$ 700 milhões
emSistemasModelados
9

O que se diz sobre FALHA
emSistemasModelados
10
“A falha é um evento
indesejável, pois podem
ocorrer perdas e danos ou
exposição a riscos. A
prevenção de falhas ou a
determinação de vida e
condição para que a falha
ocorra de forma prevista
são medidas para o
sucesso do projeto.” - Prof.
Dr. Cassius O.F. Terra
Ruchert / USP
“Evite paradas e incidentes de segurança ao entender as
falhas potenciais, a criticidade de cada falha e o impacto
sobre seu pessoal e seus ativos.” – ABS Consulting
“As falhas representam não
conformidades nas
atividades produtivas, que
comprometem a
disponibilidade dos ativos,
reduzindo a
competitividade, de tal
modo que pesquisas para
seu controle e prevenção
são, no mínimo, desejáveis.”
- Jose Claudemir
Schmitt/UNIMEP
“Analisar uma falha é interpretar as características de um
sistema ou componente que não mais desempenham suas
funções com segurança.” - Frank de Lima Bazi / UTFPR
“Dentre as mais importantes, estão
a de que a barragem foi construída
com materiais diferentes do projeto
inicial e não tinha um responsável
técnico desde 2012. Além disso, os
equipamentos de monitoramento
da barragem não estavam
funcionando na hora do acidente e
não houve alerta à população sobre
o rompimento.” – G1.com

OBSERVEMOS....
emSistemasModelados
11
Análise
Sistemas
Modelados

emSistemasModelados
12
Análise
“estudo pormenorizado de cada parte de um
todo, para conhecer melhor sua natureza, suas
funções, relações, causas etc.” (wikipédia)
Em (Iony) define-se 3 etapas de
análise na definição da
periodicidade das atividades:
Análise
Confiabilidade
Mantenabilidade
Produtividade

emSistemasModelados
13
Sistemas
“Um sistema é um conjunto de elementos (materiais
ou ideais) entre os quais se possa encontrar ou
definir alguma relação.” (dic.Aurélio)
Sistema de produção de ar comprimido (PINCHES & CALLEAR, 1996).
Identificação Seleção Documentação
Não há normatização
Segurança, disponibilidade e
custo
Diagrama de Blocos de
Confiabilidade

emSistemasModelados
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Modelamento
Modelagem é a atividade de construir modelos que
expliquem as características ou o comportamento de
um sistema.
Também podem-se construir modelos para abstrair aspectos de sistemas, como por
exemplo um modelo matemático, modelos de engenharia de software, gráficos.

emSistemasModelados
15
Modelamento
A resposta do nosso problema é obtida
com a resolução do sistema linear de
três equações e três incógnitas
seguinte:
𝑅1 + 𝑅4 ∗ 𝐼1 − 𝑅4 ∗ 𝐼2 + 0 ∗ 𝐼3 = 𝑉1
−(𝑅4) ∗ 𝐼1 + 𝑅2 + 𝑅4 + 𝑅5 ∗ 𝐼2 − 𝑅5 ∗ 𝐼3 = 0
0 ∗ 𝐼1 − 𝑅5 ∗ 𝐼2 + 𝑅5 + 𝑅3 ∗ 𝐼3 = −𝑉2
ANÁLISE DE CIRCUITOS

Modelagem de Redes
• “Um sistema é frequentemente representado por uma rede em
que os componentes do sistema são conectados em série,
paralelo, malha, ou uma combinação dessas conexões.”
(Billinton – Reliability Evaluation of Engineering Systems)
emSistemasModelados
16
Série
Paralelo

Modelagem de Redes
emSistemasModelados
17
“Em um sistema série, n
componentes estão conectados de
tal forma que a falha de qualquer
componente resulta na falha do
sistema.” (Fogliatto – Confiabilidade e manutenção
central)
“Em um sistema paralelo, todos os
componentes devem falhar para que
o sistema falhe” (Fogliatto – Confiabilidade e
manutenção central)

Modelagem de Redes
emSistemasModelados
18

FTA – Fault Tree Analysis
• Desenvolvida por H.A. Watson
• Utilizou a FTA para análise do sistema de lançamento do míssil
intercontinental Minuteman.
emSistemasModelados
19
“A FTA é uma técnica
dedutiva, ou seja, a partir de
um evento inicial ( ET- evento
de topo), identificam-se os
eventos intermediários
resultantes da associação
lógica das causas raízes, que
geraram o evento de topo.”
(Acires et ali. – Metodologia para análise de risco)
“A FTA permite tanto a análise
qualitativa da relação causa-
efeito quanto a análise
quantitativa a partir da
determinação da
probabilidade das causas e
sua relação com o evento de
topo.” (Acires et ali. – Metodologia para
análise de risco)

• As etapas a serem cumpridas para desenvolvimento de uma
FTA são:
emSistemasModelados
20

Árvores Complexas exigem a utilização de ferramentas
computacionais:
emSistemasModelados
21
Lógica Fuzzy
Cadeia Markov
Metaheurística

• Metodologia (Lafraia – Manual de Confiabilidade, Mantenabilidade e disponibilidade):
emSistemasModelados
22
1 – seleção do evento de topo
2 – Det. dos eventos contribuintes
ET
Ev.
C
Ev.
B
Ev.
A
3 – Diagramação lógica
4 – Simplificação booleana
5 – Dados quantitativos
6 – Det. da ocorrência
𝐹 𝑐 = 0.03
𝐹 𝑏 = 0.02𝐹 𝑎 = 0.01
E
ou

• Estrutura de Árvores de Falhas (FTA)
23
Para a construção da árvore de falha, São utilizados
simbologia a partir de portas lógicas sendo:
emSistemasModelados
Símbolo / porta Lógica Descrição Probabilidade
O evento de saída só ocorre se
todos os eventos de entrada
ocorrem simultaneamente.
Caracteriza um sistema paralelo
simples
𝐹 𝑡 = 𝐹𝑖(𝑡)
O evento de saída só ocorre
quando pelo menos um dos
eventos de entrada ocorrer.
Caracteriza um sistema série
𝐹 𝑡 = 1 − [1 − 𝐹𝑖 𝑡 ]
ET
Ev.
C
Ev.
B
Ev.
A
𝐹 𝑐 = 0.03
𝐹 𝑏 = 0.02𝐹 𝑎 = 0.01
E
ou

emSistemasModelados
24
• Determinação da probabilidade de ocorrência
ET
Ev.
C
Ev.
B
Ev.
A
𝐹 𝑐 = 0.03
𝐹 𝑏 = 0.02𝐹 𝑎 = 0.01
E
ou
Dado a árvore de falha da figura determine o modelo do
sistema e a probabilidade de falha:
Quem é o evento de topo?
Quais são os eventos que
contribuem para ocorrência
do ET?
Como se relacionam?
Qual a ocorrência de cada evento?

emSistemasModelados
25
• Determinação da probabilidade de ocorrência da falha
ET
Ev.
C
Ev.
B
Ev.
A
𝐹 𝑐 = 0.03
𝐹 𝑏 = 0.02𝐹 𝑎 = 0.01
E
ou
𝑃𝑜𝑟𝑡𝑎 𝑂𝑈
𝐹 𝑡 = 1 − [1 − (𝐹𝑖 𝑡 ]
𝐹 𝐴|𝐵 = 1 − 1 − 0.01 ∗ 1 − 0.02 = 0.0298
𝑃𝑜𝑟𝑡𝑎 𝐸
𝐹 𝐸𝑇 = 𝐹 𝐴 𝐵 ∗ 𝐹 𝐶
𝐹 𝐸𝑇 = 0.0298 ∗ 0.03 = 0.000894
A probabilidade de ocorrer uma falha neste evento é de 0.0894%

Associação FTA / MODELAGEM
emSistemasModelados
26
Para facilitar a explicitação do conhecimento inerente à estruturação
e desenvolvimento da FTA, é comum a utilização de técnicas
complementares de análise.

emSistemasModelados
27
Ev.
B
Ev.
A
ou
Associação em série
Associação em paralelo
ET
Ev.
C
E
ou
Ev. C
OU
ET
Ev. A Ev.B OU

emSistemasModelados
28
ET
Ev.
C
Ev.
B
Ev.
A
𝐹 𝑐 = 0.03
𝐹 𝑏 = 0.02𝐹 𝑎 = 0.01
E
ou
Ev. A Ev.B
Ev. C
ET
𝐹 𝑐 = 0.03
𝐹 𝑎 = 0.01 𝐹 𝑏 = 0.02
𝐹 𝐸𝑇 = 0.000894
𝐹 𝐸𝑇 = 0.0894%

Caso Exemplo
AltoConsumodeCombustíveldoVeículo
emSistemasModelados
29

Caso Exemplo
emSistemasModelados
30
Alto Consumo
Combustível
Método
Dirigir muito
Rápido
Uso incorreto
da marcha
Não escutou o
motor
Falha da
Audição
Rádio Alto
Maquina
Baixa Pressão
dos pneus
Pressão não
Registrada
Difícil acesso ao
Bico
Mão de Obra
Manutenção
Insuficiente
Dinheiro
Falta de
Conhecimento
Direção
Imprópria
Pouco
Treinamento
Desatenção
Material
Lubrificação
Óleo Errado Falta Óleo
Combustível

emSistemasModelados
31
Evento de Topo
Eventos Contribuintes
Diagramação
Caso Exemplo
Material
Lubrificação
Combustível
E
ou
Simplificação Booleana
𝐹 𝑂𝐸 = 0.1
𝐹 𝐹𝑂 = 0.1
𝐹 𝐶𝑂 = 0.15
Dados
Quantitativos

emSistemasModelados
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Caso Exemplo
Material
Combustível
𝐹 𝑂𝐸 = 0.1𝐹 𝐹𝑂 = 0.1
𝐹 𝐶𝑂 = 0.15

emSistemasModelados
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Caso Exemplo
• Determinação da probabilidade de
ocorrência da falha
𝑃𝑜𝑟𝑡𝑎 𝑂𝑈
𝐹 𝑡 = 1 − [1 − (𝐹𝑖 𝑡 ]
𝐹 𝑂𝐸|𝐹𝑂 = 1 − 1 − 0.1 ∗ 1 − 0.1 = 0.19
𝑃𝑜𝑟𝑡𝑎 𝐸
𝐹 𝐸𝑇 = 𝐹 𝑂𝐸 𝐹𝑂 ∗ 𝐹 𝐶𝑂
𝐹 𝐸𝑇 = 0.19 ∗ 0.15 = 0.0285
A probabilidade de
ocorrência do alto
consumo de
combustível causado
por materiais é de
2,85%

emSistemasModelados
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35
OBRIGADO!!!!
Alexandre Grossi
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