Melhoria da confiabilidade de equipamentos com AMFE

CAROLINA GOMES ARAUJO GARRETO
ANÁLISE DE MODOS DE FALHAS E SEUS EFEITOS COMO UMA TÉCNICA
DE MELHORIA DA CONFIABILIDADE DE EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS.
Monografia apresentada ao Instituto
Federal de Educação, Ciência e
Tecnologia do Maranhão como
requisito para obtenção do grau de
Bacharel em Engenharia Elétrica
Industrial.
Orientador: Prof. Dr. Ronaldo Ribeiro
Corrêa
Co-orientadora: Eng. Eletricista
Patrícia Nunes Sousa
São Luís
2012

CAROLINA GOMES ARAUJO GARRETO
ANÁLISE DE MODOS DE FALHAS E SEUS EFEITOS COMO UMA TÉCNICA
DE MELHORIA DA CONFIABILIDADE DE EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS.
Monografia apresentada ao Instituto Federal
de Educação, Ciência e Tecnologia do
Maranhão como requisito para obtenção do
grau de Bacharel em Engenharia Elétrica
Industrial.
Aprovada em: / / 2012
BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________
Prof. Dr. Ronaldo Ribeiro Corrêa (Orientador)
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão.
_____________________________________________
Prof. Me. Lucius Vinicius Rocha Machado
_____________________________________________
Prof. Danúbia Pires Soares

AGRADECIMENTOS
Agradeço, primeiramente, aos meus pais e a todos os meus
familiares que, por toda minha vida me tornaram o que sou.
Ao meu eterno namorado, meu marido, Gairo, que me deu forças e
teve paciência para não me deixar desistir dessa batalha tão grande, chamada
engenharia.
À minha filha, que me fez esquecer e desconcentrar desse trabalho,
em muitas vezes, oportunamente.
À minha co-orientadora e amiga, Patrícia, que passou horas me
explicando muitas e muitas vezes o mesmo assunto com muita paciência.
Ao meu orientador, Ronaldo.
A muitos dos meus professores, que ajudaram na minha formação.
Aos meus amigos, do IFMA, UEMA e UFMA, que se citar o nome de
todos, vou escrever outra monografia.
Aos meus amigos mais próximos, em especial, Renata, que já
aprendeu este trabalho, de tantas leituras.
Muito obrigada!

“Dizem que os engenheiros nunca erram; eles só se baseiam em hipóteses
errôneas.”
Autor desconhecido

RESUMO
Este trabalho apresenta a metodologia AMFE como método de
melhoria da confiabilidade de uma balança, como para qualquer outro
equipamento. Traz também um pouco da história sobre manutenção e
confiabilidade. A metodologia abordada mostrou-se de grande valia no
aumento da confiabilidade do sistema, pois ajuda a mapear as falhas em cada
componente do equipamento, possibilitando a estruturação de um plano de
manutenção. A sistemática de elaboração do documento AMFE permite
conhecer o equipamento por inteiro. Com a implementação da AMFE,
percebeu-se melhoria nos índices de confiabilidade e diminuição na taxa de
falhas.
PALAVRAS-CHAVE: CONFIABILIDADE. MANUTENÇÃO. AMFE.
BALANÇA. FALHA.

ABSTRACT
This thesis presents the FMEA methodology as a method of
improving the reliability of a balance, as for any other equipment. It also brings a
little bit of the maintenance’s history and reliability. The methodology used was
very helpful on increasing the reliability of the system, because it helps on
finding the failures in each part of the equipment, making possible the
implementation of a maintenance plan. The systematic of elaborating a FMEA
document allows people to know the equipment as a whole. After implementing
the FMEA methodology it was noticed better rates of reliability and decreased
rates of failures.
KEYWORDS: RELIABILITY. MAINTENANCE. FMEA. BALANCE. FAILURE.

LISTA DE SIGLAS
AMFE – Análise de Modos de Falhas e seus Efeitos
BC – Baseada na condição
BT - Baseada no tempo
FMEA - Failure Modes and Effects Analysis
MCC – Manutenção centrada em confiabilidade
MTBF – Mean Time Between Failures
MTTF – Mean-Time To Failure
MTTR – Mean time to recovery
NBR – Norma Brasileira
TAG – significa etiqueta, em inglês. No contexto industrial, é uma nomenclatura
utilizada para padronizar equipamentos.
TMPF – Tempo Médio para falhar
TMEF – Tempo médio entre falhas
TMPR – Tempo médio para Reparo
TDF – Teste de Falha

LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - Gerações do Planejamento Tradicional da Manutenção............... 15
Figura 2.2 - Evolução da Manutenção.............................................................. 16
Figura 2.3 - Evolução das Técnicas de Manutenção........................................ 17
Figura 2.4 - Sistema em série .......................................................................... 20
Figura 2.5 –Sistema em Paralelo ..................................................................... 21
Figura 2.6 – Sistema de espera redundante .................................................... 23
Figura 2.7 –Sistema com duas chaves ............................................................ 23
Figura 2.8 - Sistema misto ............................................................................... 24
Figura 2.9 – Simplificação do sistema misto .................................................... 24
Figura 2.10 – Sistema complexo...................................................................... 25
Figura 2.11 – Sistema com “E” bom e ruim, respectivamente........................ 25
Figura 2.12 – Composição dos caminhos em série.......................................... 27
Figura 2.13 – Árvore de eventos ...................................................................... 29
Figura 2.14 – Árvore com falha nos eventos A e B .......................................... 30
Figura 2.15 - Curva da Banheira ...................................................................... 34
Figura 3.1- Diagrama de Decisão para Classificação das Falhas.................... 39
Figura 3. 2 - Diagrama de Decisão para Escolha de Atividade. ....................... 39
Figura 3. 3 – Disposição dos Sensores de Posição ......................................... 42
Figura 3. 4 - Disposição dos equipamentos no sistema................................... 42
Figura 3. 5- Estrutura da Balança..................................................................... 44
Figura 3.6 - Estruturação com as falhas na parte elétrica e de controle ......... 45
Figura 3.7- Estruturação com as falhas na parte mecânica e hidráulica ......... 46
Figura 3.8 – Cabeçalho da Planilha da AMFE.................................................. 47
Figura 3.9 - Escopo da AMFE .......................................................................... 47
Figura 4.1 - AMFE da Balança ......................................................................... 51

LISTA DE TABELAS E GRÁFICOS
Tabela 2. 1 – Combinação dos componentes .................................................. 26
Tabela 3. 1 - Componentes da balança e suas funções .................................. 41
Tabela 3. 2 - Falhas e quantidade por ano....................................................... 41
Tabela 4.1 – Quantitativo de falhas.................................................................. 49
Gráfico 4.1 – Quantidade de falhas detalhadas por ano. ................................. 52
Gráfico 4.2 – Falhas escolhidas, quantidade por ano. ..................................... 53
Gráfico 4.3 – Tempo de reparo ........................................................................ 54
Gráfico 4.4 – Tempo médio entre falhas por ano ............................................. 54
Gráfico 4.5 – Disponibilidade do equipamento................................................. 55
Gráfico 4. 6 - Confiabilidade............................................................................. 55

SUMÁRIO
1 Introdução.................................................................................................. 12
2 Referencial Teórico.................................................................................... 14
2.1. Evolução da manutenção ....................................................................... 14
2.2. Confiabilidade......................................................................................... 18
2.3. Modelos de Sistemas de Confiabilidade................................................. 20
2.3.1. Modelos de Confiabilidade em série ................................................... 20
2.3.2. Redundância Ativa .............................................................................. 21
2.3.3. Redundância de “m” entre “n” ............................................................. 22
2.3.4. Redundância de espera “stand by” ..................................................... 22
2.3.5. Sistemas de espera redundantes........................................................ 22
2.3.6. Sistemas mistos .................................................................................. 24
2.3.7. Técnicas de modelagem de sistemas complexos ............................... 25
2.3.8. Árvore de eventos ............................................................................... 28
2.4. Falhas..................................................................................................... 31
2.4.1. Análise de Falhas................................................................................ 32
3 Metodologia ............................................................................................... 35
3.1. AMFE ..................................................................................................... 35
3.2. O estudo de caso ................................................................................... 40
3.3. Elaboração da AMFE ............................................................................. 43
4 Resultados................................................................................................. 49
Conclusão ........................................................................................................ 56
Referências ...................................................................................................... 57
Apêndice .......................................................................................................... 58
Apêndice A....................................................................................................... 59
Anexo ............................................................................................................... 60

Anexo A............................................................................................................ 61

1 INTRODUÇÃO
A manutenção apresentou fases distintas ao longo da historia. Essas
diferentes etapas sofreram influência, principalmente, do grau de
desenvolvimento tecnológico e das máquinas e equipamentos na economia
das nações. A conservação de instrumentos e ferramentas é uma prática
observada, historicamente, desde os primórdios da civilização, mas,
efetivamente, somente quando da invenção das primeiras máquinas têxteis, a
vapor, no século XVIII, a função manutenção emergiu.
Naquela época, aquele que projetava as máquinas treinava as
pessoas para operarem e consertarem, intervindo apenas em casos mais
complexos. Até então, o operador era o mantenedor-mecânico. Somente no
ultimo século, quando as máquinas passaram a ser movidas, também, por
motores elétricos, é que surgiu a figura do mantenedor eletricista.
Na era moderna, após a Revolução Industrial, propuseram-se seis
funções básicas na empresa, destacando a função técnica, relacionada com a
produção de bens ou serviços, da qual a manutenção é parte integrante, e,
com a implantação da produção em série, instituída por Ford, as fábricas
passaram a estabelecer programas mínimos de produção e, em consequência,
sentiram necessidade de criar equipes que pudessem efetuar reparos em
máquinas operatrizes no menor tempo possível. Assim surgiu um órgão
subordinado à operação, cujo objetivo básico era de execução da Manutenção,
hoje conhecida como Corretiva.
Essa situação se manteve até a década de 1930, quando, em
função da Segunda Guerra Mundial e da necessidade de aumento de rapidez
de produção, a alta administração industrial passou a se preocupar, não só em
corrigir falhas, mas evitar que elas acontecessem, e, após a Segunda Guerra,
os conceitos de confiabilidade foram introduzidos dentro da manutenção.
A ferramenta AMFE (Análise de Modos de Falhas e seus Efeitos)
surgiu no ano de 1949 com o propósito de analisar falhas acontecidas em
equipamentos do exército americano, baseando-se na eficiência de uma
missão ou no êxito da defesa pessoal de cada combatente.

O foco deste trabalho é mostrar a ferramenta AMFE ou FMEA
(Failure Modes and Effects Analysis) e como sua aplicação pode diminuir as
chances de falha de equipamentos e aumentar sua disponibilidade.
A AMFE finalizada torna-se uma documentação base para
manutenção do equipamento, envolvendo seus componentes, contendo as
possíveis falhas, o tipo de manutenção para a falha especificada, a frequência
da manutenção, entre outras informações.

2 REFERENCIAL TEÓRICO
Inicialmente, serão abordadas a evolução da manutenção, as fases
do planejamento tradicional da manutenção e das Técnicas de Manutenção.
Em seguida, conceitos relacionados à confiabilidade, definindo alguns termos,
concepções e definições mais usadas.
2.1. EVOLUÇÃO DA MANUTENÇÃO
Para iniciarmos o estudo da confiabilidade, faz-se necessário
entender o planejamento tradicional da manutenção no qual podemos enxergar
claramente três gerações bem distintas.
Na primeira geração, temos uma indústria pouco mecanizada com
equipamentos simples e superdimensionados. Essa é a fase da manutenção
fundamental.
Na segunda geração, da Segunda Guerra até os anos 60, existe um
aumento da mecanização e da complexidade das instalações. Essa é a fase do
planejamento e dos sistemas de controle.
A terceira geração inicia-se a partir dos anos 70, é uma fase de
mudanças aceleradas, em que acontece o surgimento de novas expectativas,
surgem os novos conceitos de falhas e novas técnicas de análise. As grandes
mudanças introduzidas nesse período da terceira geração introduziram novas
exigências e demandas sobre a Manutenção, as quais podem ser traduzidas
como: novas expectativas em relação às suas funções e seus resultados,
novas interpretações dos processos de falhas de equipamentos e novas
técnicas de análise e implementação da Manutenção.
Essas três gerações podem ser bem evidenciadas no diagrama da
Figura 2.1.

Figura 2.1 - Gerações do Planejamento Tradicional da Manutenção.
Fonte: J. Moubray (1996)
A evolução da manutenção também altera as expectativas relativas
ao desempenho da Manutenção ao longo das três gerações.
Na 1ª geração, a expectativa era, basicamente, que a Manutenção
consertasse o equipamento quando esse sofresse uma falha. Como já foi
mencionado anteriormente, o tempo de reparo do equipamento, embora
sempre importante, não era tão fundamental naqueles tempos, pois a
indisponibilidade da planta não era tão fortemente dependente do
funcionamento dos equipamentos quanto passou a ser posteriormente, com o
aumento acelerado da mecanização.
No período da 2ª geração, começou a surgir fortes pressões no
sentido de se alcançar um maior nível de disponibilidade das plantas de
processos contínuos, o que exigia a redução da frequência de falhas e do
tempo de reparo dos equipamentos.
Mais recentemente, a aceleração da mecanização e a introdução da
automação em larga escala, resultaram em exigências cada vez maiores
relativas à confiabilidade e disponibilidade. A grande preocupação atual com a
qualidade dos produtos e com os problemas de segurança e meio ambiente

tem gerado novas expectativas de desempenho da Manutenção, no sentido de
proporcionar um funcionamento com o menor número possível de falhas que
possam ser danosas a esses três aspectos da produção.
Com as fortes pressões competitivas da atualidade, os custos de
operação e manutenção dos equipamentos têm recebido grande atenção da
gerência, o que coloca fortes exigências no sentido de se planejar e controlar
as tarefas de manutenção, visando-se garantir a implementação prática
daquelas que representam a alocação mais custosa-eficiente para cada
situação específica. Essa evolução pode ser vista na Figura 2.2.
Figura 2.2 - Evolução da Manutenção.
A evolução das técnicas e métodos utilizados em Manutenção tem
sido bastante intensa, particularmente na segunda metade do século passado.
Enquanto na primeira geração a única política de manutenção era a
Manutenção Corretiva, na segunda geração surgiram alguns conceitos mais
elaborados, tais como a Manutenção Preventiva baseada no tempo (grandes
recuperações globais ou substituição pura e simples) e os primeiros sistemas
computadorizados de planejamento e controle da manutenção. Os
3ª. Geração
- Alta confiabilidade e
disponibilidade
- Maior segurança
- Melhoria da qualidade do
produto
-Sem danos para o meio
ambiente
- Maior tempo de vida dos
equipamentos
-Maior custo-eficiência

computadores característicos dessa época eram grandes e lentos para os
padrões atuais, e isso dificultava o seu uso generalizado nas fábricas.
Entre as técnicas da terceira geração pode-se destacar: o
aparecimento da Manutenção Preventiva baseada na Condição (comumente
referida como Manutenção Preditiva); o uso cada vez mais generalizado de
considerações de Confiabilidade (AMFE, árvores de falhas etc.),
Manutenabilidade e Análise de Riscos, ainda na fase de projeto do
equipamento. Outra característica da terceira geração é a larga disseminação
de computadores pequenos e bastante rápidos no ambiente industrial. De fato,
as redes de microcomputadores têm permitido a elaboração de sistemas de
planejamento e controle da Manutenção de grande eficiência. Finalmente, a
multidisciplinaridade e o trabalho em grupo têm contribuído sobremaneira para
mudar a face da manutenção industrial. Essas fases são bem visíveis na Figura
2.3Erro! Fonte de referência não encontrada..
Figura 2.3 - Evolução das Técnicas de Manutenção.

2.2. CONFIABILIDADE
A confiabilidade surgiu no inicio da década de 1970 com a indústria
aeronáutica americana. Por volta da década de 90, começou a ser difundida na
indústria como um todo para a otimização dos planos de manutenção, sendo
atualmente amplamente usada pela indústria nuclear.
De acordo com a norma IEEE 90, confiabilidade é a capacidade que
um sistema ou componente tem de desempenhar as funções exigidas nas
condições estabelecidas por um determinado período de tempo. Os seus
parâmetros remetem sempre a especificidade de tempo, utilização,
procedimento, entre outros, bem definidos.
Em outras palavras, pode-se dizer que é a probabilidade de um
sistema ou componente realizar definidas funções de maneira satisfatória, sem
apresentar falhas, durante um período de tempo e sob condições operacionais
específicas. Dessa definição, é possível extrair quatro importantes aspectos da
confiabilidade: natureza probabilística, dependência temporal, estabelecimento
de critérios e especificação das condições de operação do equipamento.
A natureza probabilística permite que a confiabilidade seja expressa
em termos numéricos, com valores compreendidos entre zero e um, de forma
que se torna possível estimar as chances de um equipamento falhar num
determinado instante. A dependência temporal expressa a necessidade de se
associar a probabilidade a um período de tempo no qual o equipamento deve
ser confiável. O estabelecimento de critérios define qual o desempenho
satisfatório esperado e o que será considerado “falha” ou “não falha” do
equipamento. As condições de operação restringem o ambiente para o qual a
confiabilidade é aplicável, através de critérios como temperatura, vibração,
pressão e altitude.
Um conceito importante relacionado à confiabilidade é a
disponibilidade que, de acordo com a IEEE 90, é o grau de funcionalidade e
acessibilidade que o sistema ou componente apresenta quando se requer a
sua utilização. Ou seja, é a probabilidade de o sistema estar em condições de
executar as funções previstas para circunstâncias e momento determinados.
Depende do grau de confiabilidade de um sistema e do tempo de recuperação
após a ocorrência de uma falha.

A partir do conceito de disponibilidade, podemos aplicar a
confiabilidade quando é necessário saber qual a probabilidade de que um dado
equipamento funcione no instante em que se precise dele, por exemplo, no
caso de um sistema de proteção ou de desarme. Para esse caso, define-se a
disponibilidade instantânea do equipamento como a probabilidade de que o
equipamento funcione com sucesso no instante em que for requerido. Em
outros casos, é interessante determinar qual a fração de um dado período de
tempo em que o equipamento estará no estado operacional. Define-se então a
disponibilidade média como a fração do período de tempo durante o qual o
equipamento funciona com sucesso.
Desses conceitos, é possível extrair alguns índices temporais de
confiabilidade. O Tempo Médio Para Falhas (TMPF) ou Mean Time To Failure
(MTTF) é a razão entre o tempo de funcionamento de um item e o número de
falhas acontecidas nesse período.
O Tempo Médio Entre Falhas (TMEF) ou Mean Time Between
Failure (MTBF), medido em horas, é o tempo de bom funcionamento do
sistema e aplica-se a itens reparáveis. Quanto mais alto o valor de MTBF, mais
confiável será o produto. É calculado da seguinte maneira:
Equação 2.1
Em que é o tempo de uma falha a outra e é o número de falhas.
O Tempo Médio Para Reparo (TMPR) ou Mean Time To Repair
(MTTR) é o tempo previsto até a recuperação do sistema após uma falha, ou o
tempo em que o sistema está não está produzindo, também medido em horas.
Ele pode incluir o tempo para que o problema seja diagnosticado, para a
chegada do assistente técnico nas instalações e para reparar o sistema
fisicamente. Quanto maior este índice, menor será a disponibilidade do
sistema.
Utilizaremos, a partir deste ponto, as siglas TMPF, TMEF E TMPR,
para nos referirmos a esses índices temporais.
As definições matemáticas de confiabilidade e de disponibilidade
estão relacionadas com esses parâmetros:
⁄
Equação 2.2

( ) Equação 2.3
2.3. MODELOS DE SISTEMAS DE CONFIABILIDADE
Assim como em outras ocasiões, a modelagem de sistemas é válida
também para o quesito confiabilidade. Um sistema em confiabilidade poderá
ser em série, paralelo ou misto.
2.3.1. Modelos de Confiabilidade em série
Os componentes de um sistema são ditos em série sob o ponto de
vista da confiabilidade, se todos os componentes devem funcionar para o
sucesso do sistema, ou somente um necessita falhar para a falha do sistema.
Considerando um sistema em série, conforme Figura 2.4Erro! Fonte
de referência não encontrada., composto de dois componentes
independentes, cada um com uma taxa de falha constante.
lambda 1 lambda 2
Figura 2.4 - Sistema em série
Caso 1 e 2 sejam as taxas de falha dos componentes acima, a
taxa de falha do sistema será 21   . Sendo as taxas de falha constantes as
confiabilidades serão respectivamente:
t
eR 1
1

 e
t
eR 2
2

 .
A confiabilidade do sistema é a probabilidade combinada de não
falha dos componentes:
 t
eRR 21
21.  
 Equação 2.4
Generalizando:


n
i iS RR 1
Em que é a confiabilidade do i-ésimo componente.


n
i iS 1

sendo
t
eR 




n
i iS RQ 1
1
 

n
i i
n
i iS QQQ 11
Equação 2.5
2.3.2. Redundância Ativa
Os componentes de um sistema são ditos em paralelo, ou
redundante, ver Figura 2.5, sob o ponto de vista da confiabilidade, se somente
o funcionamento de um basta para o sucesso do sistema, ou se todos devem
falhar para a falha do sistema.
Figura 2.5 –Sistema em Paralelo
A confiabilidade dos sistemas paralelos é:
2121211 RRRRQQRP  Equação 2.6
Ou
   

n
i iP QRRR 121 1111
sendo 

n
i iP QQQQ 121.
Para taxa de falha constante
 ttt
eeeR 2121  

A expressão geral é:
 

n
i iRR 1
11
Equação 2.7
R1
R2

2.3.3. Redundância de “m” entre “n”
Em algumas configurações de redundância ativa, são requeridos “m”
de “n” componentes ativos para o funcionamento do sistema. Para esta
situação, tem-se a Equação 2.8
Equação 2.8
Para taxa de falha constante:
 
  in
m
i
n
i
n
t
t
R



 






 

1
01
1
1
Equação 2.9
2.3.4. Redundância de espera “stand by”
A redundância de espera acontece quando uma unidade não opera
continuamente, mas é conectada quando a unidade primária falha.
tt
teeR 
 
 Equação 2.10
para n unidades de espera com chaveamento perfeito:
 





1
0 !
n
i
t
i
e
i
t
R 
Equação 2.11
2.3.5. Sistemas de espera redundantes
O sistema de espera redundante diferencia-se do sistema apenas
redundante pelo fato de depender de um outro elemento para colocá-lo em
paralelo no sistema, conforme mostrado na Figura 2.6.
Deve-se considerar aqui que o sistema B não está continuamente
operando, para o caso em que o sistema é independente do tempo, ou seja a
probabilidade de falha não muda com o tempo.
  ini
m
i
n
i
RRR









  11
1
0
  ini
m
i
n
i
RRR









  11
1
0
  ini
m
i
n
i
RRR









  11
1
0
  ini
m
i
n
i
RRR









  11
1
0

A
B
A
B
Figura 2.6 – Sistema de espera redundante
Chaveamento perfeito
Para a chave operando perfeitamente, ou seja, não há falha, temos:
 ABA QQQ /
.
Equação 2.12
Assumindo que A e B são independentes
BAQQQ  Equação 2.13
Chaveamento imperfeito
Considerando a situação em que o chaveamento tem a
probabilidade de falha:
SP
Probabilidade de chaveamento OK
 SS PP 1 Probabilidade de falha do chaveamento
     
   falhoochaveamentfalhoochaveamentdadosistemadofalha
OKochaveamentOKochaveamentdadosistemadofalhasistemadofalha
xPP
xPPP


 
 BSAA
SAASBASASBASASBA
QPQQ
PQQPQQPQPQQPQPQQQ


1
1
Também pode acontecer a situação em que o chaveamento falhe
nas duas posições (conectado a A ou a B).
Figura 2.7 –Sistema com duas chaves
Ps=Probabilidade de chaveamento OK
Rs= Probabilidade de falha da chave na operação normal
    SBSAA RQPQQQ  111
Ps
B
S
Rs
A
S

2.3.6. Sistemas mistos
Sistemas mistos são aqueles compostos por partes em série e em
paralelo, entre sua entrada e saída, como na Figura 2.8.
Figura 2.8 - Sistema misto
É necessária a simplificação em partes do sistema, os subsistemas,
que chamaremos de sistemas. Os sistemas 3 e 4, redundantes, se combinam,
e resultam no sistema 6, que por sua vez está em série com os componentes 1
e 2, resultando no sistema 7. O sistema 7 está em redundância com o sistema
5 e por fim resultam no sistema 8, conforme Figura 2.9.
1 2 6
5
7
5
8
Figura 2.9 – Simplificação do sistema misto
Determinando a expressão geral da probabilidade de falha do
modelo mostrado acima e avaliando a probabilidade de falha do sistema, temos
a seguinte equação:
   
    4215758
6217
436
.31111..
1111
.
QQQQQQQQ
QQQQ
QQQ



Equação 2.14
Deduzindo em relação à confiabilidade:
1 2
3
4
5

75758
6217
43436
.
..
.
RRRRR
RRRR
RRRRR



   434352143432158 RRRRRRRRRRRRRRR  Equação 2.15
2.3.7. Técnicas de modelagem de sistemas complexos
Supondo-se o sistema abaixo, pode-se ver que os componentes não
são conectados em arranjos simples série / paralelo.
A C
E
B D
Figura 2.10 – Sistema complexo
Método da Probabilidade Condicional
Este método usa a seguinte proposição:
Equação 2.16
A aplicação do método requer que primeiramente se escolhe o
componente “X”, que será considerado bom ou ruim. Qualquer componente
pode ser escolhido, mas uma escolha adequada pode simplificar a solução.
Para o sistema da Figura 2.10 – Sistema complexo, escolhendo-se o
componente “E”, têm-se duas estruturas a serem consideradas. Com “E”
estando bom e com “E” estando ruim, respectivamente como na Figura 2.11.
Figura 2.11 – Sistema com “E” bom e ruim, respectivamente.
A C
B D
A C
B D

Após criar subsistemas em que todos os componentes são
conectados em série e paralelo, os subsistemas podem ser avaliados usando-
se o princípio dos sistemas série e paralelo. A confiabilidade geral é
determinada usando-se a probabilidade condicional.
Equação 2.17
Se “E” está bom, temos:
Equação 2.18
Se “E” está ruim:
– Equação 2.19
A confiabilidade do sistema é:
( )
Equação 2.20
Caso tem-se
Equação 2.21
Método de corte dos componentes vitais (cut set)
O método pode ser definido como: um conjunto de componentes que
quando falham, causam a falha do sistema.
A definição acima pode ser interpretada como um conjunto de
componentes que devem falhar para cortar todos os caminhos entre a entrada
e a saída da rede de confiabilidade.
Os caminhos para o exemplo anterior de rede serão conforme
mostrados na tabela abaixo.
Tabela 2. 1 – Combinação dos componentes
Cada caminho é determinado por um conjunto de componentes que
causam a falha do sistema.
Como cada componente do caminho deve falhar para a falha do
sistema, pode-se supor que os componentes de cada caminho devem ser
combinados em paralelo. Assim como a falha do sistema é determinada pela
Número do caminho Componentes
1 AB
2 CD
3 AED
4 BEC

falha de qualquer dos caminhos, estes devem ser combinados em série para
determinar a confiabilidade do sistema, como mostra a Figura 2.12
Figura 2.12 – Composição dos caminhos em série
Embora os caminhos sejam em série, o conceito de sistemas série
não pode ser usado, porque um mesmo componente pode aparecer em dois ou
mais caminhos. Analisando a estrutura, dispõe-se o cálculo de falhas na
Equação 2.22
QS= P(C1) + P(C2) + P(C3) + P(C4) – P(C1C2) – P(C1C3) -
P(C1C4) - P(C2C3) - P(C2C4) - P(C3C4) + P(C1C2C3) + P(C1C2C4) +
P(C1C3C4) + P(C2C3C4) - P(C1C2C3C4)
Equação 2.23
Resolvendo cada termo:
P(C1) = QA.QB, similarmente para P(C2), P(C3) e P(C4).
P(C1C2) = P(C1) P(C2) = QA. QB. QC.QD, o mesmo para os demais
termos. Aplicando na Equação 2.23, obtemos:
QS = QA.QB + QC.QD + QA.QD.QE + QB.QC.QE - QA.QB.QC.QD -
QA.QB.QC.QE - QA.QB.QD.QE - QA.QC.QD.QE – QB.QC.QD.QE + 2 QA.QB.QC.QD QE
Para QA=QB=QC=QD=QE=Q
QS= 2Q2
+2Q3
-5Q4
+2Q5
RS= 1 – QS
Uma forma de reduzir-se o trabalho de cálculos em detrimento da
precisão do resultado, que pode ser aceitável já que os erros são pequenos, é
através de uma somatória de probabilidades de falha.
QS = P(C1) + P(C2) +…+ P(Ci) +…+ P(Cn) =
 
n
i iCP1
No exemplo acima tem-se:
QS = QA.QB + QC.QD + QA.QD.QE + QB.QC.QE
A
B
C
D
A
E
D
B
E
C
C1 C2
C3 C4

Caso QA=QB=QC=QD=QE=Q
QS=2Q2
+ 2Q3
2.3.8. Árvore de eventos
Uma árvore de eventos é uma representação gráfica de todos os
eventos que podem acontecer no sistema.
O método pode ser usado igualmente por sistemas em que todos os
componentes estão operando continuamente, como em sistemas em que
alguns ou todos os componentes estão no modo (“stand by”) de espera.
Na prática, o método de árvores de eventos é mais largamente
usado em sistemas orientados para a segurança. Outras técnicas mostraram-
se mais viáveis para sistemas que operam continuamente.
A primeira diferença entre os sistemas contínuos e stand by, é que,
nos sistemas contínuos, os eventos que podem acontecer, isto é, os
componentes que podem falhar, podem ser considerados em qualquer ordem.
Nos sistemas stand by ou em sistemas em que a operação de um
componente particular é dependente do sucesso ou da falha de outro
componente, a sequência de eventos deve ser considerada em ordem
cronológica.
A segunda diferença é o ponto de início da árvore de eventos. No
caso de sistemas de operação contínua, o ponto de início é o sistema
operando normalmente e a árvore de eventos é deduzida como uma sequência
de eventos envolvendo o sucesso e a falha dos componentes de sistema.
No caso de sistema stand by, e, em particular, segurança e sistemas
orientados por missão, a árvore de eventos é usada para identificar os vários
possíveis resultados do sistema, seguindo um evento inicial, que é uma
operação ou situação insatisfatória.

Figura 2.13 – Árvore de eventos
A Figura 2.13 Ilustra a utilização da árvore de eventos para sistemas
operando continuamente o sistema da Figura 2.12, anteriormente mostrado. Os
eventos são considerados como sucesso ou falha dos vários componentes. Os
componentes podem ser considerados em qualquer ordem, já que eles não
operam cronologicamente entre si.
Como saídas, têm-se 16 caminhos que levam à falha, e 16 caminhos
que levam ao sucesso do sistema. Podem acontecer casos em que as saídas
levam à falha parcial do sistema.
A determinação da probabilidade de ocorrência de cada caminho
pode ser feita através do produto das probabilidades de ocorrência de cada
evento, já que todos devem acontecer para que um determinado caminho
aconteça.

Como cada caminho é mutuamente exclusivo, a probabilidade de
uma particular saída do sistema pode ser avaliada pela somatória das
probabilidades de cada caminho acontecer.
Como o sucesso e a falha são eventos complementares, a somatória
dos caminhos que levam ao sucesso somada à somatória dos caminhos que
levam à falha é igual à unidade.
RS = P(C1) + P(C2) + P(C3) + P(C4) + P(C5) + P(C6) + P(C9) + P(C10)
+ P(C11) + P(C12) + P(C13) + P(C17) + P(C18) + P(C19) + P(C21) + P(C22)
Em que P(Ci) = probabilidade de ocorrência do caminho i;
e P(C1) = RARBRCRDRE
P(C2) = RARBRCRDQE
A árvore de eventos não precisa ser desenvolvida completa. No
exemplo acima, pode-se concluir antecipadamente que, se os eventos A e B
apresentarem falha, Figura 2.12, o sistema entrará em uma condição de falha.
Figura 2.14 – Árvore com falha nos eventos A e B
A confiabilidade do sistema pode ser quantificada usando-se o
método descrito, como:

RS= RARBRC + RARBQCRD + RAQBRC + RAQBQCRDRE + QARBRCRD +
QARBRCQDRE + QARBQCRD
Equação 2.24
Similarmente, o cálculo de falhas:
QS = RARBQCQD + RAQBQCRDQE + RAQBQCQD + QARBRCQDQE +
QARBQCQD + QAQB
2.4. FALHAS
Garantir a disponibilidade dos equipamentos é o objetivo de uma
análise de confiabilidade de um sistema. Estudamos confiabilidade para saber
a probabilidade de um equipamento falhar, ou seja, estamos interessados na
disponibilidade operacional desse equipamento.
De acordo com a IEC-50, falha é definida como a impossibilidade de
um produto, em todo o seu conjunto, poder realizar a função exigida; e a
impossibilidade de qualquer componente individual poder realizar a função
exigida, sem estar afetando o funcionamento do produto no conjunto.
Quando falamos de falha em um equipamento, percebemos que
quanto mais o equipamento falhar, menor será sua confiabilidade. Vale
ressaltar que, no estudo da confiabilidade, falha e defeito são termos
diferentes.
Os equipamentos falham, numa visão ampla, devido a três fatores
básicos: falha de projeto, falha de fabricação e falha na utilização.
As falhas de projeto acontecem quando o projetista não consegue
identificar claramente as necessidades do cliente ou quando estas não estão
adequadamente identificadas e não se consegue aplicar os requisitos de
engenharia corretos. Exemplos destas falhas são a seleção de materiais
inadequados ao uso, o dimensionamento inadequado de peças, entre outros.
Uma vez que o projeto tenha sido adequadamente abordado, a fase
de fabricação pode provocar falhas quando os processos até a montagem são
inadequados para o produto final. O processo de fabricação, nesse caso, inclui
pessoal capacitado e equipamentos adequados.

Por último, uso incorreto do produto, que inclui manutenção
inadequada, pode acontecer por falta de instrução do fabricante ou de
treinamento do cliente.
As técnicas de confiabilidade abordam essas falhas através dos
seguintes métodos:
1) Investigação de acidentes, queixas e incidentes;
2) Confiabilidade de produto;
3) AMFE;
4) Análise de árvore de falha (AAF).
Existem alguns outros conceitos relacionados a falhas que precisam
ser definidos, conforme abaixo:
 Item - Termo geral que designa qualquer parte, subsistema,
sistema ou equipamento que possa ser considerado
individualmente e ensaiado separadamente.
 Item não reparável - Item que não é reparado nem reposto
após ocorrência de uma falha, durante o processo de
confiabilidade.
 Componente - É um item que pode falhar somente uma vez.
Um sistema reparável pode ser reparado pela substituição dos
componentes falhos.
 Função - Toda e qualquer atividade que o item desempenha,
sob o ponto de vista operacional.
 Falha funcional - Incapacidade de qualquer item em atingir o
padrão de desempenho esperado.
 Vida útil - Intervalo de tempo durante o qual um item
desempenha sua função com a taxa de falha especificada, ou
até a ocorrência de uma falha não reparável.
2.4.1. Análise de Falhas
A análise de falha é um método aplicado para tentar descobrir e,
com isso, eliminar a causa raiz do problema. Em síntese, pretende maximizar o

TMEF dos equipamentos e melhorar o sistema de manutenção, visando
minimização de custos de insumos e de mão de obra (TMPR).
Dhilon define modo de falha como a anormalidade de desempenho
de um elemento que faz com que se presuma que tenha falhado. Em outras
palavras, modo de falha (ou tipo de falha) é todo evento provável que causa
cada falha funcional; é inerente a cada item e varia com este, já que, em um
processo produtivo, nenhum componente é exatamente igual nem é utilizado
igualmente. Os efeitos de uma falha ou de um modo de falha são as
consequências que esta falha ocasionou no sistema ou em outro componente.
O modo de falha (ou tipo de falha) é a maneira como a falha se
apresenta. Os tipos de falhas são inúmeros e estão descritos segundo a NBR
5462 no Anexo A.
O comportamento das falhas segue distribuições probabilísticas,
entre as quais, podemos citar:
 Distribuição normal;
 Distribuição exponencial;
 Distribuição Poisson;
 Distribuição log-normal;
 Distribuição binomial;
 Distribuição hipergeométrica;
 Distribuição Weibull.
A taxa de falhas λ(x), ou o número de falhas por um dado intervalo, é
analisada em um equipamento ao longo do tempo e usualmente é
representada pela curva da banheira, mostrada na Figura 2.15. Esta curva é
dividida em três partes que indicam as fases de vida de um sistema: infância,
maturidade (ou vida útil) e velhice.
Equação 2.25

Figura 2.15 - Curva da Banheira
Essa curva mostra que, na infância, a taxa de falha é grande, mas
decrescente; durante a vida útil, é praticamente constante e considerada
tolerável; e, na velhice, é crescente.
As falhas decorrentes do período da infância são denominadas
falhas precoces e podem ter como causas, entre outras, a adaptação do
equipamento, anormalidades de fabricação e especificação errada de projeto.
Falhas na vida útil, também chamadas de falhas casuais, não são
bem definidas pelo tempo, pois acontecem em períodos irregulares, de maneira
inesperada, e são de difícil controle. Nesse período, as falhas acontecem de
maneira aleatória, ocasionadas por fatores externos.
As falhas na velhice são denominadas falhas por desgaste e
acontecem devido ao envelhecimento do equipamento, podendo ser causadas
por perda de características importantes ou degeneração de componentes.

3 METODOLOGIA
3.1. AMFE
É uma técnica que visa, inicialmente, evitar que aconteçam falhas,
utilizando como meio a análise das falhas e diminuindo as chances de falha do
produto (projeto, sistema ou processo), documentando todo o processo.
A NBR-5462 define AMFE como o método qualitativo de análise de
confiabilidade que envolve o estudo dos modos de panes que podem existir
para cada subitem, e a determinação dos efeitos de cada modo de pane sobre
os outros subitens e sobre a função requerida do item.
Essa técnica é representada por um documento, cuja finalidade é
apresentar de forma clara e objetiva as informações técnicas sobre o produto.
Nesse documento são apresentados os potenciais modos de falhas, suas
causas, consequências, criticidade, recomendações e ações corretivas,
preditivas ou preventivas e sua frequência.
A análise de modos de falha e seus efeitos pode ser aplicada para
diminuir a probabilidade de falha em projetos de novos produtos; em processos
já em operação, diminuir a probabilidade de falhas potenciais que ainda não
aconteceram, aumentar a confiabilidade, mapeando as falhas existentes e
aumentando a qualidade dos procedimentos diminuindo os riscos de erro.
A AMFE poderá ser aplicada onde há necessidade de avaliar os
riscos e ou solucionar os defeitos que ocasionam algum grau de severidade
significativa no produto em questão.
Existem duas classificações de tipos de AMFE:
DE PRODUTO: na qual são consideradas as falhas que poderão
acontecer com o produto dentro das especificações do projeto. O objetivo desta
análise é evitar falhas no produto ou no processo, decorrentes do projeto. É
comumente denominada também de AMFE de projeto.
DE PROCESSO: são consideradas as falhas no planejamento e
execução do processo, ou seja, o objetivo desta análise é evitar falhas do
processo, tendo como base as não conformidades do produto com as
especificações do projeto.

Utilizaremos a definição de AMFE de processo, pois seu objetivo
está de acordo com o objetivo final de análise de um equipamento.
A sua aplicação tem como objetivo a estruturação da programação
das manutenções (preventiva e preditiva) em conjunto com o mapeamento dos
modos de falhas predominantes em cada equipamento.
A AMFE pode ser considerada uma das etapas do MMC e com ela
em alguns momentos se confunde. Segundo Arcuri Filho (2008), a estratégia
de MCC (Manutenção Centrada em Confiabilidade) tem como principal objetivo
determinar os serviços de Manutenção mais adequados à importância da
função dos ativos físicos nos sistemas e processos produtivos, buscando
maximizar a disponibilidade e confiabilidade operacionais, dentro de uma
política de custos competitivos.
A MCC faz parte dos trabalhos em grupo multidisciplinares voltados
para confiabilidade e sugere um replanejamento do programa de manutenção,
de modo a se estabelecer o nível de desempenho aceitável por quem aplica
esta metodologia. A metodologia MCC pode ser desenvolvida em sete passos,
como definido a seguir. (KRONER, 1999):
Passo 1: Selecionar a área do processo produtivo adequado para a
aplicação do MCC. Identificar o ativo que será submetido à metodologia do
MCC, organizando todas as informações sobre ele e fazer um planejamento
para a implantação. Os elementos chaves para o processo de planejamento é
a estimativa de recursos necessários, entre eles, pessoas e ferramentas
necessárias;
Passo 2: Definir as funções e parâmetros de desempenho
desejados. Determinar o desempenho desejado para o equipamento e
assegurar que o equipamento é capaz de fazer o que se espera dele –
Capabilidade Intrínseca - ou seja, ter a capacidade tecnológica processual
produtiva, para isso faz-se necessário definir as funções desejadas para o
sistema. Por outro lado, se o desempenho desejado exceder a capabilidade
inicial, nenhum tipo de manutenção pode levar ao desempenho desejado. Ou
seja, tais ativos não são passíveis de manutenção.
Passo 3: Determinar as falhas funcionais. Uma falha é definida como
a perda da função. Uma falha funcional é definida como a incapacidade de

qualquer ativo de cumprir uma função, para um padrão de desempenho que é
aceitável pelo usuário. Os padrões de desempenho devem ser definidos em
conjunto pelos departamentos de engenharia, produção e manutenção. A
Figura 3.1 mostra o fluxo para classificação falha no meio industrial.
Passo 4: Determinar o modo de falha, seus efeitos e consequências.
Uma vez que cada falha funcional foi identificada, o próximo passo é tentar
identificar todos os eventos prováveis (modo de falha) que causam cada falha
funcional, os efeitos e as consequências de cada falha funcional. Para
determinar os modos, efeitos e consequências da falha, utiliza-se uma técnica
indutiva, estruturada e lógica para identificar e/ou antecipar a (s) causa (s),
efeitos e consequências de cada modo de falha de um item do sistema
produtivo (LAFRAIA, 2001). Esta é a técnica da AMFE.
Passo 5: Selecionar o tipo de manutenção. Após a conclusão da
Análise de Modo de Falha e Efeitos, selecionar o tipo de manutenção
preventiva tecnicamente adequada para assegurar que a falha não acontecerá
e se acontecer, que os seus efeitos sejam adequadamente tratados. A Figura
3. 2 mostra em forma de fluxo os passos a serem seguidos para a escolha do
tipo de manutenção. Podem-se definir como manutenção preventiva as tarefas
efetuadas a intervalos predeterminados, conforme critérios prescritos e
planejados, destinados a reduzir a probabilidade de falha ou a degradação do
desempenho de um item (LAFRAIA, 2001). As tarefas de manutenção
preventiva podem ser classificadas em: baseada no tempo (Manutenção
Preventiva Clássica), baseada na condição (Manutenção Preditiva) e baseada
em testes para descobrir a falha (Manutenção Detectiva).
- Baseada no tempo (Manutenção Preventiva). Destinada à
prevenção ou postergação da falha. Pode incluir: substituição, restauração ou
inspeção. Este tipo de manutenção tem a característica de que suas ações e
sua periodicidade são predeterminadas e acontecerão sem informações
adicionais na data preestabelecida
- Baseada na condição (Manutenção Preditiva). Destinada á
detecção do início da falha ou do sintoma da falha. Este tipo de manutenção
tem a característica de se poder medir um parâmetro de desempenho
diretamente e obter-se uma correlação com a iniciação da falha.

- Baseada em testes para descobrir a falha (Manutenção Detectiva).
Determinada a revelar falhas ocultas, antes de uma necessidade operacional.
Este tipo de manutenção tem a missão de descobrir falhas ocultas. As falhas
ocultas são aquelas que não se tornam evidentes ao operador ou equipe em
condições normais de operação. Alguns exemplos de testes para descobrir a
falha são teste em alarmes de níveis, teste em motogeradores reservas, testes
em motobombas reservas e testes em válvulas de segurança.
-Manutenção corretiva. Chama-se de manutenção corretiva aquela
tarefa efetuada após a ocorrência de uma falha e destinada a recolocar um
item num estado em que possa executar sua função requerida (LAFRAIA,
2001). A manutenção corretiva é efetiva quando nenhuma manutenção
preventiva for efetiva; o custo da falha é menor que a manutenção preventiva
para evitar a falha ou a falha é de baixa importância.
Passo 6: Formular e implementar o plano de manutenção. Ao iniciar
a formulação do plano de manutenção e posterior implantação das
recomendações do MCC, é conveniente comparar estas recomendações com
as atividades de manutenção já existentes no programa de manutenção. A
questão então é decidir se devem ser feitas novas atividades, mudar as
atividades existentes ou até mesmo eliminar algumas atividades de
manutenção.
Passo 7: Melhoria contínua. Após implantação da manutenção
centrada em confiabilidade, revisões periódicas são mandatórias. A melhoria
contínua, também conhecida como “kaizen”, deve ser uma preocupação
constante das organizações e das pessoas. Essa melhora atinge os métodos,
processos, pessoas e ferramentas máquinas, tudo que se relaciona com as
atividades no dia a dia.

Figura 3.1- Diagrama de Decisão para Classificação das Falhas.
Fonte: Adaptada de ARCURI FILHO (2008)
Figura 3. 2 - Diagrama de Decisão para Escolha de Atividade.
Fonte: Adaptada de ARCURI FILHO (2008)

3.2. O ESTUDO DE CASO
O equipamento selecionado para esta pesquisa foi uma balança da
marca KHD, que não possui redundância no sistema e que apresentava
situações de falhas constantemente, apesar da manutenção prevista pelo
fabricante ser executada no prazo.
A balança está inserida no sistema sendo responsável pela
pesagem e distribuição do material proveniente do espalhador de mistura para
as máquinas de compactação do material. A mistura é descarregada nas
vibrocompactadora e deve ter um peso de aproximadamente 1100 Kg.
A balança, assim como muitos equipamentos, é constituída de
elementos mecânicos e elétricos, sendo estes últimos a parte em foco na
elaboração da AMFE. Cada elemento deve ser associado com sua função
específica, conforme Tabela 3. 1.
As causas principais e crescentes de ocorrências das falhas
elétricas em 2009 e 2010 aconteceram nos sensores de posição e no envio de
sinal do sensor para o CLP, como mostra a Tabela 3. 2.
Tipo de falha
Qtd.
Tipo de falha
Qtd.
2009 2010
Balança não retorna 1 2
Curto circuito 0 1
Falha de Comunicação (PLC) 1 3
Falha deslocamento da balança 5 11
Falha no conversor 1 2
Não envia sinal 7 10
Sensor com defeito 4 0
Sensor desregulado/folgado 4 3
Outros 0 2
Total 23 34

Tabela 3. 2 e serão foco de acompanhamento.
Esses dados foram retirados do sistema de gerenciamento de
ocorrências, preenchido pelos operadores.
2009 2010
Curto circuito 0 1
Outros 0 2
Total 23 34

Tabela 3. 1 - Componentes da balança e suas funções
Tabela 3. 2 - Falhas e quantidade por ano
Componentes Funções
Motor redutor
Promover translação da balança de acordo com comando do
Inversor
Cabos de força Permitir Energização do motor
Freios
Frear balança na posição de carga
Frear balança na posição de descarga
Selecionadora Abrir fechar circuito de alimentação
Fusível Abrir circuito em caso de pico de corrente elétrica
Inversor (VF) Controlar velocidade de translação da balança
Sensores Enviar sinal da posição da balança para CLP
Cabos de sinal Enviar sinal da célula de carga para conversor
Conversor
Receber sinal de 0 a 10V da célula de carga e enviar sinal de 4 a
20mA para CLP
Receber sinal de 0 a 10V da célula de carga e converter e exibir em
BCD de 0 a 2000Kg no display
Célula de carga Receber valor de peso e converter em sinal de 0 a 10V
Rede devicenet Receber sinais de sensores e enviá-las para CLP
CLP Controlar movimentação da balança
Tabela de pesagem
Suporta material recebido de maneira equalizada entre as 4 células
de carga
Tirantes Suportar células de carga
Elementos de translação Permitir a movimentação da balança
Portas
Abrir na posição de descarga
Fechar na posição de carga
Cilindro da porta Permitir abertura e fechamento da porta
Dobradiça da porta Permitir abertura e fechamento da porta
Conexões hidráulicas Permitir alimentação do cilindro
Mangueiras hidráulicas Permitir alimentação do cilindro
Motobomba hidráulica Permitir alimentação do cilindro
Válvulas Permitir alimentação do cilindro
Tipo de falha
Qtd.
2009 2010
Curto circuito 0 1
Outros 0 2
Total 23 34

Os componentes da balança que estão relacionados com as falhas
elétricas mais frequentes são os sensores de velocidade e de posição, que
estão dispostos da seguinte maneira:
Figura 3. 3 – Disposição dos Sensores de Posição
Na figura acima, o sensor 4 indica a posição de carregamento, os
sensores 1 e 7 indicam a posição de descarregamento do material nas
máquinas vibrocompactadoras e os sensores 2, 3, 5 e 6 são sensores de
mudança de velocidade. A disposição dos equipamentos envolvidos nesse
sistema pode ser observado na Figura 3. 4. A informação destes sensores
acionará o inversor para rápido ou lento, dependendo do sentido.
Figura 3. 4 - Disposição dos equipamentos no sistema
Quando o deslocamento ocorrer no sentido posição de carga para
posição de descarga na máquina vibrocompactadora, os sensores 3 ou 5
acionarão a velocidade rápida (66 Hz) e os sensores 2 ou 6 acionarão a
velocidade lenta (60Hz), até parar na posição 1 ou 7 (descarga). Quando
ocorrer no sentido de descarregamento para carregamento, a velocidade
Espalhador
Máquinas
Vibrocompactadoras
Conjunto da
Balança

acionada pelos sensores será oposta ao caso anterior, sendo a parada na
posição de carga.
3.3. ELABORAÇÃO DA AMFE
Foi elaborada a AMFE de vários equipamentos críticos, inclusive da
balança em questão e a partir de então foram revistos os planos de
manutenção para tais equipamentos.
Para se elaborar uma AMFE, precisa-se de um grupo de trabalho
que deve ser constituído de pessoas diretamente envolvidas no processo e/ou
tenham experiência no equipamento.
Com outro foco, para o preenchimento da AMFE, é necessário listar
os subconjuntos e componentes do equipamento e em seguida iniciar a
avaliação das possíveis falhas.
Para elaboração da AMFE, devemos considerar os seguintes
passos:
 Estruturar o Equipamento
 Fazer o levantamento das falhas
 Efeito das falhas
 Preencher a planilha
 Otimização
 Acompanhamento das ações
A estrutura da balança está detalhada na Figura 3. 5 e o
levantamento das falhas dentro da estrutura montada na Figura 3.6 e Figura
3.7.

Figura 3. 5- Estrutura da Balança
Sistema Elétrico
Moto-Redutor
Cabo de Força
Freio
Seccionadora
Fusível
Variador de Frequência
Sensores
Cabos de sinal
Conversor
Células de Carga
Devicenet
CLP
Sistema de Controle
Tabela de Pesagem
Tirantes
Elementos de Translação
Portas
Cilindro da porta
Dobradiça da porta
Sistema Mecânico
Conexões
Mangueiras
Motobomba secundária
Válvulas
Sistema Hidráulico
Corrente de translação
Rodas e trilhos
Esteira
Balança
Documentação

Função
Falha
Moto-Redutor
Acionar balança
Cabo de força
Transmitir alimentação para a balança
Freio
Frear balança
Fusível
Proteger motor da balança
Seccionadora
Ligar e desligar alimentação da balança
Balança
Mostrar peso correto
Não mostra peso correto
Manter área limpa
Balança sujando área
Efetuar movimentos corretamente
Não efetua movimentos corretamente
Balança não desloca
Dá condições de carga para a tremonha
Não dá condições de carga para tremonha
Sistema elétrico
Acionar movimentos da balança
Frear balança
Proteger elementos de acionamento
da balança
Sistema controle
Controlar movimentos da balança
Efetuar peso de material
Indicar o correto peso do material
Não indicar peso correto
Enviar/Receber dados entre balança e
PLC
Não enviar dados da balança para PLC
Controlar início e final de pesagem
CLP
Efetuar controle da balança
Não controlar corretamente
Cabos de sinal
Transmitir sinais dos sensores e células de carga
Movimentar-se livremente na esteira
Mau contato nas conexões
Células de carga
Converter o peso em sinal
Conversor
Indicar peso correto e estável
Valor negativo no conversor
Sensores
Enviar sinal de posição de carga, descarga,
velocidade alta e baixa.
Enviar sinal errôneo
Devicenet
Comunicação sensores e vf como PLC
Não comunicar corretamente
Inversor (VF)
Controlar movimento da balança (velocidade)
Não controla movimento da balança
Figura 3.6 - Estruturação com as falhas na parte elétrica e de controle

Corrente de translação
Transladar balança
Rodas e Trilho
Transladar balança
Esteira
Transladar mangueiras e
cabos
Agarramento de cabo
Portas
Abrir e posição de carga e fechar na
descarga e deslocamento
Não permitir vazamento
Permitir vazamento
Tirantes
Estabilizar balança
Tabela de pesagem
Receber material para pesar
Elementos de translação
Transladar balança
Cilindro da porta
Abrir e fechar porta
Portas não fecham corretamente
Atuar sensores da balança
Não atuar sensor de posição de carga
Sistema mecânico
Receber material
Estabilizar o conjunto de pesagem
Garantir translação da balança
Garantir translação dos cabos
Permitir carga e descarga de
material
Abrir e fechar portas
Acionar sensores
Manter a área limpa
Não gerar interferências para o
sistema de controle
Gerando interferência para o
sistema de controle
Sistema hidráulico
Acionar abertura e fechamento das
portas
Manter a área limpa
Balança
Mostrar peso correto
Não mostra peso correto
Manter área limpa
Balança sujando área
Não efetua movimentos
corretamente
Balança não desloca
Dobradiça da porta
Permitir abertura e fechamento da porta
Mangueiras
Conduzir óleo para acionamentos
Conexões
Conectar mangueiras
Não permitir vazamentos
MotoBomba Secundária
Bombear óleo para acionamentos
Válvulas
Controlar fluxo de óleo para acionamento
Figura 3.7- Estruturação com as falhas na parte mecânica e hidráulica

O cabeçalho da AMFE é composto das informações de identificação,
podendo ser adequada a cada caso, será utilizado o da Figura 3.8.
Equipamento: Nome do equipamento/TAG;
Modelo/Produto: De acordo com o fabricante;
Responsável(is): Pessoa(s) responsável pelo equipamento na área;
Preparado por: Nomes das pessoas que elaboraram a AMFE;
Equipe: Nomes das pessoas da equipe envolvida, preferencialmente
sendo multidisciplinar;
Data do FMEA: Data de finalização da criação da AMFE;
Data da Revisão: Data em que foi feita a última alteração;
Função Primária: Principal função do equipamento;
Outras funções: Funções que o equipamento tem que são
agregadas.
O corpo da AMFE é formado pelas informações sobre as falhas do
equipamento como mostrado na Figura 3.9. Para isso,
Falha funcional: Descrição do tipo de falha;
Subconjunto: Subconjunto afetado pelo tipo de falha;
Componente: Componente em que acontece a falha, relacionado ao
subconjunto descrito;
Modo de falha: Tipo de falha;
Causa: Motivo pelo qual acontece o modo de falha;
Efeito (consequência): Problemas ocasionados pela falha;
Ações possíveis: Descrição das medidas que podem ser tomadas
para sanar a falha;
Equipamento Função Primária
Modelo/ Produto: Data do FMEA:
Responsável (is) Data da revisão:
Preparado por:
Equipe:
Outras funções
Figura 3.8 – Cabeçalho da Planilha da AMFE
Falha funcional Subconjunto Componente Modo de falha Causa
Efeito
(consequências)
Ações
possiveis
Tipo de
estratégia
Frequência
Figura 3.9 - Escopo da AMFE

Tipo de estratégia: Tipo de manutenção que será adotada para
diminuir ou acabar com a falha;
Frequência: Intervalo que serão realizadas as “Ações possíveis”.

4 RESULTADOS
Com a construção da AMFE, mostrada na Figura 4.1, foram
atualizados os planos de manutenção e verificados os pontos críticos de falhas
no equipamento, conforme a estruturação feita anteriormente dos componentes
e suas possíveis falhas.
A falha de envio de sinal pode estar relacionada com o sistema de
controle – DeviceNet - ou com o sistema mecânico – cilindro da porta, e a falha
no deslocamento da balança com o inversor, também no sistema de controle.
Foram coletados novamente os dados e foi obtido resultado de
acordo com a Tabela 4.1.
Tabela 4.1 – Quantitativo de falhas
No geral, a melhoria foi significativa, comparado aos anos anteriores.
Constatou-se a diminuição de várias falhas, após a execução do novo plano de
manutenção, o Gráfico 4.1 reúne essas informações detalhadamente.
2011
Tipo de falha Qtd.
Balança não retorna 1
Curto circuito 1
Falha de Comunicação (PLC) 1
Falha deslocamento da balança 9
Falha no conversor 3
Não envia sinal 1
Sensor com defeito 0
Sensor desregulado/folgado 0
Outros 0
Total 16

Modelo/ Produto: Data do FMEA: 07/03/2011
Preparado por:
Equipe:
Falha funcional Sub-conjunto Componente Modo de falha Causa
Efeito
(consequencias)
Ações possiveis
Tipo de
estratégia
Frequ
ência
Enviar sinal errôneo Sistema controle Sensores Não atua
Folga, deslocamentos
Empenos no suporte de
fixação dos sensores.
maquina não
movimenta e não
descarrega
Reapertar fixação dos
sensores
PREVENTIVA 7
Enviar sinal errôneo Sistema controle Sensores Não atua
Folga, deslocamentos
Empenos no suporte de
fixação dos sensores.
maquina não
movimenta e não
descarrega
inspecionar estrutura
para reparar empenos
INSPECAO
PREVENTIVA
28
Não controla
movimento da
balança
Sistema controle Inversor Inversor desligado
sem alimentação; sem rede de
comunicação; sobrecorrente
balanca não
desloca material
para as maquinas
Verificar tensão de
alimentação 440V
PREDITIVA 168
Não controla
movimento da
balança
balanca não
desloca material
para as maquinas
inspecionar conexao do
cabeamento de rede
INSPECAO
PREVENTIVA
168
Não controla
movimento da
balança
balanca não
desloca material
para as maquinas
medir isolamento entre
bobina e carcaça
PREDITIVA 168
Não controla
movimento da
balança
balanca não
desloca material
para as maquinas
medir resistência das
fases das bobinas
PREDITIVA 168
Mau contato nas
conexões
Sistema controle Cabos de sinal Sem comunicação folgas nas conexões
balanca não
desloca material
para as maquinas
nem descarrega
inspecionar conexão do
cabeamento de rede
INSPECAO
PREVENTIVA
168
Engenharia de Manutenção
Balança Mostrar peso correto
Manter área limpa
Carolina Garreto Dar condições de carga para a tremonha
Outras funções

Modelo/ Produto: Data do FMEA: 07/03/2011 Outras funções
Preparado por:
Equipe:
Falha funcional Subconjunto Componente Modo de falha Causa
Efeito
(consequencias)
Ações possiveis
Tipo de
estratégia
Frequ
ência
Não comunicar
corretamente
Sistema controle Devicenet sem comunicação folgas nas conexoes
balanca não
desloca material
para as maquinas
nem descarrega
inspecionar conexao do
cabeamento de rede
INSPECAO
PREVENTIVA
168
Não controlar
corretamente
Sistema controle CLP comunicação falha sensor enviando sinal errado pesagem errada Calibração
INSPECAO
PREVENTIVA
7
Portas não fecham
corretamente
Sistema hidráulico Cilindro da porta bloqueio mecânico
impregnação de material/
cilindro com defeito
sujeira na área Gerado rotina de limpeza
INSPECAO
PREVENTIVA
7
Permitir vazamento Sistema mecânico Portas
Não fechar
corretamente
impregnação de material/
borracha de vedação
danificada
sujeira na área/
erro na pesagem
Gerado rotina de limpeza/
substituição da borracha
de vedação
INSPECAO
PREVENTIVA
7
Agarramento de cabo Sistema mecânico Esteira sem movimento cabos agarrados
maquina não
translada
inspecionar agarramento
dos cabos na esteira
INSPECAO
PREVENTIVA
7
Não permitir
vazamentos
Sistema hidráulico Conexões vazamento folga nas conexoes
porta não abre e
não fecha
inspecionar vazamento
nas conexoes
INSPECAO
PREVENTIVA
28
Engenharia de Manutenção
Balança Mostrar peso correto
Manter área limpa
Carolina Garreto Dar condições de carga para a tremonha
Figura 4.1 - AMFE da Balança

O campo “falha funcional”, “subconjunto” e “componente” foi obtido
observando a estruturação da Balança com suas falhas. O “modo de falha” é
tido investigando as três colunas anteriores, “causa”, “efeito” e “Ações
possíveis”, são justificados na Página 47, feito por toda equipe envolvida no
trabalho. O “Tipo de estratégia” pode ser obtido seguindo o fluxo como
mostrado na Figura 3. 2 e a “Frequência” é parametrizada, neste caso, com
múltiplos de 7 (semana) e depende do tipo de estratégia adotada, de quanto
crítico é o problema e de bom senso da equipe.
Gráfico 4.1 – Quantidade de falhas detalhadas por ano.
Entre as falhas escolhidas para avaliação da aplicação da AMFE,
obteve-se o Gráfico 4.2.
2009 2010 2011
Balança não retorna 1 2 1
Curto circuito 0 1 1
Falha de Comunicação (PLC) 1 3 1
Não envia sinal 7 10 1
Falha deslocamento da balança 5 11 9
Falha no conversor 1 2 3
Sensor com defeito 4 0 0
Sensor desregulado/folgado 4 3 0
Outros 0 2 0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Quantidadedefalhas
Falhas por ano

Gráfico 4.2 – Falhas escolhidas, quantidade por ano.
Houve êxito na diminuição de falhas de envio de sinal, porém a falha
de deslocamento apenas se manteve.
Quando uma falha é descrita de forma genérica, no nosso caso,
“Falha de deslocamento”, torna-se inviável a sua solução mais imediata, ou
seja, a solução de uma falha passa necessariamente por um processo de
investigação aprofundado, discussão com a operação dos efeitos desta falha e
com a manutenção para entendimento de como a falha foi resolvida
momentaneamente para reconexão do fluxo de produção.
Nesse caso, é necessário mais tempo para essas investigações e
melhor adequação da frequência das manutenções e/ou, possivelmente, em
outros parâmetros.
Existe também, a hipótese de, como a manutenção prevista foi com
frequência de 168 dias (6 meses), não houve tempo hábil para avaliar os dados
amadurecidos, já que os dados foram coletados no mês de novembro e a
AMFE implementada em abril.
Houve, também, um ganho no tempo médio de reparo do
equipamento em minutos, Gráfico 4.3, e o motivo dessa melhoria pode ser
associado a utilização da AMFE, já que se a falha ocorrida foi mapeada, o
reparo ocorre mais rapidamente.
2009 2010 2011
Não envia sinal 7 10 1
Falha deslocamento da
balança
5 11 9
0
5
10
15
20
25
Quantidadedefalhas
Falhas por ano

Gráfico 4.3 – Tempo de reparo em minutos
Com relação ao índice TMEF, percebemos que em 2009 foi 13,5
dias, uma queda bem considerável no ano de 2010 e a retomada melhorada
em 2011, com 14,2 dias em média entre falhas.
Gráfico 4.4 – Tempo médio entre falhas por ano
31,17
43,44
27,75
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
2009 2010 2011
TMPR
13,52
7,59
14,20
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2009 2010 2011
TMEF

Gráfico 4.5 – Disponibilidade do equipamento
Gráfico 4. 6 - Confiabilidade
2009 2010 2011
Disponibilidade 99,84% 99,60% 99,86%
99,45%
99,50%
99,55%
99,60%
99,65%
99,70%
99,75%
99,80%
99,85%
99,90%
Disponibilidade
Confiabilidade
84%
86%
88%
90%
92%
94%
2009
2010
2011
2009 2010 2011
Confiabilidade 92,860% 87,656% 93,200%
Confiabilidade

CONCLUSÃO
A AMFE ajudou a entender não só o motivo das falhas como a
desenvolver um plano de manutenção mais rigoroso a ser aplicado para a
balança. O trabalho feito em equipe multidisciplinar também é fator
fundamental na garantia de uma análise abrangente e minuciosa das falhas e
garante o sucesso do estudo.
O principal aprendizado da aplicação da AMFE é o fato de que uma
análise sistemática, na qual se possa avaliar cada falha, caracterizando os
seus aspectos individuais, o modo como acontece, o cenário operacional na
qual ela se manifesta é de fundamental importância para o processo de
identificação da causa raiz e sua solução ou mitigação.
A ferramenta sozinha, não garante a confiabilidade total do sistema,
equipamento ou componente, é aconselhável a utilização de outras técnicas de
MCC em conjunto. Porém, a mesma, já deu um ganho significativo na redução
da taxa de falhas.

REFERÊNCIAS
ARAÚJO, Igor Mateus de; SANTOS, Crisluci Karina Souza. Apostila de
Manutenção Elétrica Industrial. p.56-62. Natal. Disponível em
<http://www.dee.ufrn.br/apostmanut.rar>. Acesso em: 14 set. 2011.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR-6023: descrição
do que é a norma. Rio de Janeiro: 2002.
CARDOSO, I.A.P; SOUZA. G. F. M. Manutenção baseada em confiabilidade:
Ciência e Prática. Boletim técnico da Escola Politécnica da Universidade de
São Paulo. São Paulo: 2004.
DHILLON, Balbir S. Maintainability, maintenance, and reliability for engineers.
Ottawa: CRC Press, 2006.
INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS. IEEE 90:
Standard Computer Dictionary: A Compilation of IEEE Standard Computer
Glossaries. New York: 1990.
KRONER, Weiland. Produtividade e Qualidade na Manutenção, Apostila do
curso Gerenciamento da Manutenção. São Paulo: 1999.
LAFRAIA, João Ricardo Barusso. Manual de Confiabilidade, Mantenabilidade, e
disponibilidade. Rio de Janeiro: Qualitymark, 2001.
MOUBRAY, J. Reliability centred-maintenance. Oxford: Butterworth-
Heinemann, 1996.
QS 9000. Quality System Requirements. Chrysler Corporation, Ford Motor
Company, General Motors Corporation. 3 ed. 1998.
SEIXAS, Eduardo Santana. Manutenção Centrada na Confiabilidade:
Estabelecendo a Política de Manutenção com Base nos Mecanismos de Falha
dos Equipamentos. 10 p. Reliasoft do Brasil, Disponível em
<http://www.icapdelrei.com.br/arquivos/Artigos/rcm.pdf>, s/d. Acesso em: 14
set. 2011.

APÊNDICE A - PLANILHA AMFE
Modelo/ Produto: Data do FMEA:
Preparado por:
Equipe:
Falha funcional Sub-conjunto Componente Modo de falha Causa
Efeito
(consequencias)
Ações
possiveis
Tipo de
estratégia
Frequência
Outras funções

ANEXO A - DEFINIÇÃO DE FALHAS SEGUNDO A NBR-5462
Falha crítica - Falha que provavelmente resultará em condições
perigosas e inseguras para pessoas, danos materiais significativos ou outras
consequências inaceitáveis.
Falha não crítica - Falha que não seja crítica.
Falha por uso incorreto - Falha devida á aplicação de solicitações
além dos limites especificados ou a erros de instalação ou operação.
Falha por manuseio - Falha causada por manuseio incorreto ou falta
de cuidado com o item.
Falha por fragilidade - Falha devida a uma fragilidade no próprio
item, quando submetido a solicitações previstas nas especificações.
Nota: Uma fragilidade pode ser inerente ou induzida.
Falha de projeto - Falha de um item devida a projeto inadequado.
Falha de fabricação - Falha de um item devida â não conformidade
da fabricação com o projeto ou com os processos de fabricação especificados.
Falha aleatória - Qualquer falha cuja causa ou mecanismo faça com
que seu instante de ocorrência se tome imprevisível, a não ser no sentido
probabilístico ou estatístico.
Falha por deterioração - Falha que resulta de mecanismos de
deterioração inerentes ao item, os quais determinam uma taxa de falha
instantânea crescente ao longo do tempo.
Falha gradual - Falha devida a uma mudança gradual com o tempo
de dadas características de um item.
Nota: Uma falha gradual pode ser prevista por um exame anterior ou
monitoração e pode, às vezes, ser evitada por ações de manutenção.
Falha catastrófica - Falha repentina que resulta na incapacidade
completa de um item desempenhartodas as funções requeridas.
Falha relevante - Falha que deve ser considerada na interpretação
dos resultados operacionais ou de ensaios, ou no cálculo do valor de uma
medida de confiabilidade.
Nota: O critério para consideração deve ser especificado.

Falha não relevante - Falha a ser desconsiderada na interpretação
dos resultados operacionais ou de ensaios, ou no cálculo do valor de uma
medida de confiabilidade.
Nota: O critério para desconsideração deve ser especificado.
Falha primária - Falha de um item que não é causada direta ou
indiretamente pela falha ou pane de outro item.
Falha secundária - Falha de um item causada direta ou
indiretamente pela falha ou pane de outro item.
Causa de falha - Circunstâncias relativas ao projeto, fabricação ou
uso que conduzem a uma falha.
Mecanismo de falha - Conjunto de processos físicos, químicos ou
outros que conduzem a uma falha.
Falha sistemática - Falha relacionada de um modo determinístico a
uma certa causa, que somente pode ser eliminada por uma modificação do
projeto, do processo de fabricação, dos procedimentos operacionais, da
documentação ou de outros fatores relevantes.
Nota: A falha sistemática pode ser reproduzida, sempre que se
queira, simulando-se a causa da falha.
Falha parcial - Falha que resulta na incapacidade do item
desempenhar algumas, mas não todas, funções requeridas.
Falha por degradação - Falha que é simultaneamente gradual e
parcial.
Falha completa - Falha caracterizada pelo fato de o item não
conseguir desempenhar nenhuma das funções requeridas.

Melhoria da confiabilidade de equipamentos com AMFE

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Semelhante a Melhoria da confiabilidade de equipamentos com AMFE

Semelhante a Melhoria da confiabilidade de equipamentos com AMFE (20)

Melhoria da confiabilidade de equipamentos com AMFE