A avaliação da confiabilidade dos equipamentos sob a perspectiva da manutenção por meio da avaliação do Índice Composto de Risco – ICR depende de características do equipamento, que definam sua maior ou menor predisposição às falhas e defeitos e sua necessidade ou não de manutenções.
Kumar e Chaturvedi (2011) destacam que poucas pesquisas consideram os dados de falha, as manutenções preditivas e a opinião dos especialistas, para avaliar a eficácia da manutenção; e, propõem uma técnica de fusão de informações, utilizando uma representação em diagrama de blocos e a opinião de especialistas.
O método proposto contempla dois Sistemas de Lógica Difusa (SLD) do tipo Mandani, com o uso de regras e com entradas e saída difusas.
A Lógica Difusa permite a aplicação do conhecimento de especialistas na elaboração das regras, as quais consideram o efeito do envelhecimento e dos desgastes na evolução das taxas de falhas. A adoção do modelo de Lógica Difusa baseia-se no fato de que usualmente, os registros de falhas e defeitos em equipamentos de subestações não apresentam dados suficientes para uma identificação precisa das tendências probabilísticas, o que dificulta o desenvolvimento de modelos probabilísticos. Além disso, as abordagens matemáticas ignoram os efeitos do envelhecimento e dos desgastes na evolução das taxas de falhas, e consideram que as condições climáticas e operacionais permanecem constantes, ou não afetam a confiabilidade dos equipamentos.
O arranjo de dois SLD em cascata constitui o modelo mais adequado para a avaliação da Condição Básica, considerando vários parâmetros e a associação deste resultado com a condição operativa para obter o desejado índice de risco ICR, conforme Figura 5.1.
Figura 5.1 – Dois SLD em cascata para obtenção do Índice Composto de Risco - ICR
5.1 CONDIÇÃO BÁSICA - CB
Esta variável representa as características físicas que contribuem para que o equipamento seja considerado robusto e confiável, ou frágil e sujeito a falhas. O envelhecimento das unidades é considerado neste critério, já que afeta fisicamente o equipamento podendo torná-lo menos robusto e mais sujeito a falhas.
Assim, a Condição Básica inicial do equipamento é estabelecida a partir de seu Ciclo de Vida, que depende de sua idade ou do número de operações realizadas. O diferencial desta proposta, com relação a este critério, está na utilização de características específicas de cada tipo de equipamento, considerando desgastes, diferentemente de algumas pesquisas dessa natureza, que adotam uma fórmula genérica, para todos os equipamentos da subestação.
As subestações possuem uma grande diversidade de equipamentos, com ciclos de vida diferentes, de forma que a utilização de uma fórmula genérica para avaliar a vida útil dos vários equipamentos de uma instalação, constitui uma metodologia com erros intrínsecos.
Muitos modelos de confiabilidade consideram o tempo de falha um fator determinante na avaliação de confiabilidade de um sistema em operação. Destaca-se que, nesta metodologia, o histórico de falhas é considerado para se verificar se os problemas causadores de falhas ou defeitos anteriores permanecem presentes, diferentemente de outras pesquisas do gênero que consideram as taxas de falhas como fator redutor de confiabilidade, sem levar em conta que uma manutenção realizada pode ter eliminado o problema.
Considerar um equipamento que falhou mais vezes, menos confiável que outro que ainda não falhou, pode representar um erro, caso a ocorrência das falhas tenha provocado a realização de manutenções com substituições de peças, ou até mesmo de revitalizações, que constituem uma reforma completa do equipamento. Neste caso, o equipamento que mais falhou e que foi revitalizado está mais confiável do que o outro equipamento que ainda não falhou e continua portando os componentes com “tendência a falhar”, especialmente no caso de equipamentos da mesma família (de mesma idade, nível de tensão, etc.).
O método proposto sugere uma avaliação de confiabilidade mais precisa, contemplando a verificação da vida útil estimada e uma análise detalhada do equipamento após as manutenções para avaliar o seu estado real. O histórico de falhas e defeitos é verificado e os “pontos vulneráveis” do equipamento são conferidos, com o objetivo de observar se as peças ou componentes causadores das falhas e defeitos foram substituídos ou revitalizados, para evitar novas falhas, e se os pontos de desgaste ou deterioração foram eliminados ou corrigidos.
O SLD 1, proposto para obtenção da CB, apresentado na figura 5.1, possui 6 (seis) entradas: Ciclo de Vida, Índice de Capacidade Técnica (ICT), Reincidência, Evolução de Desgastes, Manutenção Realizada e Obsolescência, que são descritas a seguir. A ferramenta utilizada para aplicação do SLD1 é o toolbox do Matlab.
5.1.1 Entrada 1: Ciclo de Vida
Este critério representa o posicionamento do equipamento, com relação à função taxa de falhas - (t) (Hazard function), representada pela conhecida “Curva da Banheira”. A função taxa de falhas descreve a evolução desta grandeza, ao longo do tempo, de um dado tipo de equipamento, sem manutenção, conforme representado na Figura 5.2.
Figura 5.2 – Função taxa de falhas na curva da banheira e os valores difusos da entrada Ciclo de Vida
Fonte: Adaptado de Chen et al. (2012).
A avaliação do Ciclo de Vida considera o tempo de vida útil estimado de cada equipamento, com relação a “Curva da Banheira”, contemplando as providências que são, normalmente, adotadas pelas equipes de manutenção, durante este período. O tempo médio estimado de vida útil do equipamento é considerado 1 p.u., portanto, a idade do dispositivo é medida em unidades normalizadas.
O Ciclo de Vida é dividido em três partes principais que contemplam cinco fases, desde o seu início de operação (fase 1) até o final (fase 5), quando o equipamento começa a perder a capacidade de operar dentro dos padrões estabelecidos, conforme descrito no Quadro
5.1 e nas Figuras 5.2 e 5.3. A primeira parte do Ciclo de Vida é considerada o período inicial ou “Infância”, que contempla a fase 1, em que o equipamento pode apresentar inconformidades, resultantes de possíveis erros de projeto ou de fabricação. A segunda parte é denominada “Maturidade”, que contempla as fases 2 e 3, em que o equipamento apresenta operação estável, ou seja, taxa de falhas reduzida e constante. A fase 2 é a mais longa e representa o período de maior confiabilidade, do ponto de vista da vida útil estimada. A fase 3 é a intermediária, utilizada para sinalizar o final do período estável. A terceira parte, denominada “Desgaste”, contempla as fases 4 e 5. A fase 4 representa o período em que devem ser adotadas as providências para aquisição de um novo equipamento, como emissão de requisições de compra, realização de licitações, etc. A fase 5 é o período em que deve ser providenciada a substituição do equipamento, considerando que um novo equipamento já foi adquirido.
Quadro 5.1 – Ciclo de Vida dos equipamentos