Cálculo da Confiabilidade em Componentes e Sistemas

A Confiabilidade pode ser calculada a partir de dados de Um componente ou Um sistema Um rele é um bom exemplo de componente Um CLP é um bom exemplo de sistema Um mancal de rolamento é um bom exemplo de componente de um equipamento Uma bomba centrífuga pode ser considerada um bom exemplo de sistema Trataremos primeiro da Confiabilidade calculada à partir de COMPONENTE Confiabilidade Vamos fazer algumas considerações sobre COMPONENTES para facilitar nosso entendimento e estratégia Confiabilidade Motor Elétrico Veículo de passeio Torneira de pia Lâmpada Aparelho de televisão Bomba centrifuga Pneu do veiculo Sensor de presença Data show aparelho Notebook Aparelho celular Vejam esta lista ao lado Confiabilidade Observem que alguns destes itens são descartáveis e outros são recuperáveis Confiabilidade Dentro do nosso ambiente de conhecimento vamos identificar o que é descartável Motor Elétrico Veículo de passeio Torneira de pia Lâmpada Aparelho de televisão Bomba centrifuga Pneu do veiculo Sensor de presença Data show aparelho Notebook Aparelho celular Assim temos Componentes nãoreparáveis Também chamados componentes sujeitos a mudanças de estado irreversíveis São substituídos Componentes reparáveis Também chamados componentes sujeitos a mudanças de estado reversíveis São recuperáveis parcialmente Componentes Não Reparáveis Componentes nãoreparáveis Observar que em cada substituição considerase uma nova vida do componente para efeito de análise de Confiabilidade Parâmetros de Confiabilidade para Componentes Não Reparáveis Probabilidade de falha Probabilidade de Densidade de Falha Taxa Condicional de Falha Tempo médio para falhar MTTF Taxa de Falha Confiabilidade Recomendação ler o Capitulo 1 itens 16 pags 08 a 13 do livro do Fogliatto Ver Referências ler o Capitulo 2 do livro do Lafraia Ver Referências Confiabilidade Importante vamos trabalhar com dados históricos do componente para então visualizar o futuro e estudar as probabilidade de ocorrência ou não da FALHA Parâmetros Básicos de Confiabilidade Probabilidade de Falha A probabilidade de falha ou nãoconfiabilidade representa o percentual das falhas acumuladas até um dado instante de tempo N N t t F f Nf numero de componentes falhos em uma unidade de tempo considerada N numero total de componentes considerado Probabilidade de Densidade de Falha PDF A densidade de falha representa a probabilidade de um componente que está bom em t0 falhar no intervalo seguinte t tdt É um histograma normalizado dt t dF dt F t dt F t f t Parâmetros Básicos de Confiabilidade d Ft variação da probabilidade de falha entre dois intervalos de tempos contínuos considerados d t variação do intervalo de tempo considerado Taxa Condicional de Falha A taxa condicional de falha pode ser interpretada também como a probabilidade condicional de um componente que está bom em um instante de tempo t vir a falhar no instante t dt seguinte 1 t R t f dt t dN t N N N t h f s Parâmetros Básicos de Confiabilidade Taxa Condicional de Falha A taxa condicional de falha é a probabilidade condicional de ocorrer uma falha no intervalo t a tdt dado que não houve falha até o intervalo t Também conhecida como função de risco ℎ𝑡 𝑓𝑡 1 𝐹𝑡 Parâmetros Básicos de Confiabilidade A Taxa Condicional de Falha pode ser expressa como uma taxa instantânea de ocorrência de falhas É também empregada para o cálculo da Confiabilidade Parâmetros Básicos de Confiabilidade t t dt h e t R 0 Taxa de Falha Taxa de Falha λ frequência com que as falhas ocorrem em um intervalo de tempo considerado ou seja o numero de falhas ocorridas num intervalo de tempo Taxa de Falha λ Nf t Taxa de Falha na função tempo λ t Nf t t Parâmetros Básicos de Confiabilidade Voltando a Lembrar da Curva da Banheira Taxa de Falha ʎ t Período de Taxa de falhas variável com o tempo Mortalidade infantil Taxa de falhas alto no começo e tende a diminuir com o avançar do tempo Confiabilidade baixa no começo e aumenta à medida que o tempo avança Falhas prematuras devido a Processo de fabricaçãoControle de Qualidade deficientes Projeto Dimensionamento inadequado Materiais fora de especificação Mão de obra desqualificada Montagem inadequada Componentes não testados Estocagem transporte indevidos Sobrecarga no primeiro teste Período de Taxa de falhas variável com o tempo Envelhecimento ou desgaste Taxa de falhas aumenta com o tempo Confiabilidade diminui a medida que o tempo passa Falhas ocorrem por Final de vida útil Desgaste excessivo Degradação da resistência por fadiga ou corrosão Vida de projeto curta Fadiga Vida Útil Taxa de falhas baixa e uniforme A Confiabilidade diminui a numa taxa mais lenta medida que o tempo passa Falhas ocorrem de forma aleatória por Cargas acima da resistência do componente Erros de operação Falhas de Manutenção lubrificação deficiente Período de Taxa de falhas variável com o tempo MTTF Tempo Médio Para Falhar O MTTF representa a vida média esperada de um componente que instalado substituído O conceito é aplicável a componentes nãoreparáveis 1 MTTF Parâmetros Básicos de Confiabilidade 𝑴𝑻𝑻𝑭 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑁𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠 𝑛𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 Confiabilidade calculada através da Ft A confiabilidade representa o percentual de sobreviventes até um dado instante de tempo ou seja a probabilidade de sobrevivência N N t F t t R s 1 Parâmetros Básicos de Confiabilidade Ns numero de componentes sobreviventes em um intervalo de tempo considerado N numero total de componentes considerados Parâmetros Básicos de Confiabilidade 0 02 04 06 08 1 12 0100 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 Curva F t x R t Confiabilidade calculada a partir da λ ou do MTTF A Confiabilidade representa o percentual de não falha de um componente com uma determinada Taxa da Falha ou Tempo médio para Falhar em um determinado tempo MTTF t t e e t R Parâmetros Básicos de Confiabilidade Parâmetros Básicos de Confiabilidade 0 02 04 06 08 1 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Curva Rt x Tempo A variação da Confiabilidade em função da variação da Taxa de Falha Aula 02 Exercício Conf Componentes Intervalos Falhas p período de 50 dias 050 2 50100 1 100150 1 150200 0 200250 0 250300 0 300350 0 350400 0 400450 1 450500 0 500550 0 550600 0 600650 0 650700 0 700750 0 750800 0 800850 0 850900 4 900950 2 9501000 1 Total Componentes amostrados 12 Exercício de fixação Vamos Calcular os seguintes parâmetros N N t t F f 1 MTTF Taxa de Falha na função tempo λ t Nf t t 𝑴𝑻𝑻𝑭 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑁𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠 𝑛𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 N N t F t t R s 1 MTTF t t e e t R Tipos de Componentes Componentes Sistemas Reparáveis Também chamados componentes sistemas sujeitos a mudanças de estado reversíveis São recuperáveis parcialmente Comportamento de Componentes Sistemas Reparáveis Comportamento de Componentes Reparáveis Neste caso após a Falha o componente sistema é reparado voltando a operar nas condição da Função Requerida Comportamento de Componentes Reparáveis assim o tempo de operação entre falhas é chamado de TEF tempo entre falhas TEF Comportamento de Componentes Reparáveis a média dos TEF tempos entre falhas é chamado de TMEF Tempo Médio Entre Falhas em inglês MTBF Mean Time Between Failures TEF Comportamento de Componentes Reparáveis MTBF Σ tempos entre falhas no de falhas No exemplo acima MTBF t02t03 t04 2 TEF MTBF Tempo Médio Entre Falhas O MTBF representa o tempo médio de operação entre falhas 𝑴𝑻𝑩𝑭 𝟏 𝝀 Parâmetros Básicos de Confiabilidade Na Tabela abaixo vamos calcular o Tempo Médio Entre Falhas MTBF dados em dias Parâmetros Básicos de Confiabilidade Col1Instante da Falha Col 2 Final do reparo Col 3 retorno a operação 7318 7340 7340 14735 147750 14780 227170 227420 228100 283320 283480 283500 356500 35654 35689 Na Tabela abaixo vamos calcular o Tempo Médio Entre Falhas MTBF Parâmetros Básicos de Confiabilidade Inicio de acompanhamento 160818 121018 1350 hs falha x 131018 1700 hs operou 220219 0830 hs falha x 240219 1020 hs operou 150619 0200 hs falha x 160619 1130 hs operou 050120 1540 hs falha x 090120 1200 hs operou 270720 950 hs falha x 290720 0830 hs operou 030221 1730 hs falha x 110221 0900 hs operou 080721 0100 hs falha x 080721 1430 hs operar Fim do acompanhamento 170821 1440 hs será que o que percebemos é a FALHA Ou seu sintoma Vamos analisar questão e vamos tratar dela mais em frente O Estudo das Falhas REFERENCIAS LAFRAIA JRB Manual de Confiabilidade Mantenabilidade e Disponibilidade Qualitymark 2002 KARDEC A e NASCIF j Manutenção Função Estratégia Rio de Janeiro Qualitymark 2013 KARDEC A e LAFRAIA JR Gestão Estratégica e Confiabilidade Rio de Janeiro Qualitymark 2009 FOGLIATTO FS e RIBEIRO JLD Confiabilidade e Manutenção Industrial Rio de Janeiro Elsevier 2009