A manutenção preventiva condicionada surgiu nos anos 70-80. Esta técnica de manutenção proativa consiste no controlo do estado real de um equipamento, e permitiu ultrapassar algumas das desvantagens associadas à aplicação da manutenção preventiva sistemática.
Através de técnicas de monitorização do estado dos equipamentos, são definidas as intervenções de manutenção. Estas não são realizadas com uma periodicidade constante, mas sim de uma forma variável, em função da condição de funcionamento dos equipamentos. As intervenções são apenas realizadas quando houver sinais de maus funcionamentos ou aproximação de avarias. Caso o equipamento se encontre a funcionar corretamente, não são efetuadas intervenções. Este conceito de manutenção, baseado em técnicas de inspeção contínuas, permite aumentar a disponibilidade dos equipamentos. Em sistemas de produção de bens ou de prestação de serviços, a disponibilidade de certos equipamentos é essencial. Por outro lado, a manutenção preventiva condicionada conduz à redução dos custos de manutenção, pois o esforço dedicado aos trabalhos de manutenção é menor. Além disso, este tipo de manutenção apresenta benefícios relacionados com a segurança dos operadores dos equipamentos.
Existem diferentes técnicas de controlo da condição de equipamentos. Associadas a equipamentos mecânicos, as mais comuns são as análises de vibrações, as termografias, as análises de parâmetros de rendimento, as inspeções visuais, as medições ultrassónicas e as análises de lubrificantes em serviço. Estes meios de vigilância sistemáticos permitem acompanhar o funcionamento dos equipamentos e detetar sintomas de avaria. Assim, é possível intervir e evitar falhas dos equipamentos e consequentemente as suas consequências.
A manutenção preventiva condicionada explora o facto de a maioria das avarias serem precedidas por alguma forma de pré-aviso. No entanto, este pré-aviso pode ser de poucos segundos, dias, ou até meses. Uma simples tarefa de inspeção visual periódica é um recurso bastante útil na deteção e diagnóstico de potenciais avarias.
A Figura 3.3 ilustra a curva P-F. Esta mostra como a avaria começa, deteriorando-se até um ponto onde pode ser detetada, ponto P. Se não for detetada, ou se nada for feito para a evitar, começa a deteriorar-se a um ritmo mais acelerado, até que chega a um ponto de avaria, designado por F. Neste estado de avaria, o equipamento é incapaz de realizar as suas funções com um nível de desempenho aceitável pelo seu utilizador.
24 Manutenção de Equipamentos: Conceito e Técnicas
O intervalo P-F é o intervalo de tempo entre o ponto P e o ponto F. Como se pode observar na Figura 3.4 este intervalo indica a frequência com que as tarefas de manutenção preventiva condicionada devem ser realizadas, ou seja, estas de
intervalos menores que o intervalo P
intervalo P-F, o processo de verificação poderá torna
A eficiência da manutenção preventiva condicionada depende d intervalo P-F. Este não deve apresentar variações significativas, se não corre
não se detetar a potencial avaria antes da sua ocorrência. Por outro lado, o intervalo entre a descoberta da potencial falha e a sua ocorrência de
uma ação seja desencadeada a tempo de reduzir ou eliminar as consequências das avarias.
3.3.2 - Manutenção Corretiva
A manutenção corretiva destinaavarias que surgem sem aviso prévio ou são impossíveis de prever. Nesse sentido, não há oportunidade de intervir antecipadamente e evitar a avaria. Como as avarias ocorr
forma imprevisível, este tipo de manutenção básico é a única alternativa, consistindo em tarefas que conduzam à reposição do estado de funcionamento do equipamento. A
C
ondi
çã
o
Ponto em que
a avaria
começa a
ocorrer
C
ondi
çã
o
Intervalo manutenção condicionadaManutenção de Equipamentos: Conceito e Técnicas
Figura 3.3 – A curva P-F [1].
F é o intervalo de tempo entre o ponto P e o ponto F. Como se pode este intervalo indica a frequência com que as tarefas de manutenção preventiva condicionada devem ser realizadas, ou seja, estas devem ser efetuadas em intervalos menores que o intervalo P-F. Todavia, se esses intervalos forem muito inferiores ao
F, o processo de verificação poderá torna-se bastante dispendioso.
A eficiência da manutenção preventiva condicionada depende da consistência do ste não deve apresentar variações significativas, se não corre
não se detetar a potencial avaria antes da sua ocorrência. Por outro lado, o intervalo entre a descoberta da potencial falha e a sua ocorrência deverá ser suficientemente longo para que uma ação seja desencadeada a tempo de reduzir ou eliminar as consequências das avarias.
Figura 3.4 – O intervalo P – F [1].
Corretiva
A manutenção corretiva destina-se a reparar avarias aquando da sua ocorrência. Existem avarias que surgem sem aviso prévio ou são impossíveis de prever. Nesse sentido, não há oportunidade de intervir antecipadamente e evitar a avaria. Como as avarias ocorr
forma imprevisível, este tipo de manutenção básico é a única alternativa, consistindo em tarefas que conduzam à reposição do estado de funcionamento do equipamento. A
Tempo
Ponto a partir do
qual se consegue
detetar a avaria
(P)
Avaria (F)
Tempo
Intervalo P - F Intervalo de manutenção condicionada P FF é o intervalo de tempo entre o ponto P e o ponto F. Como se pode este intervalo indica a frequência com que as tarefas de manutenção vem ser efetuadas em . Todavia, se esses intervalos forem muito inferiores ao
consistência do ste não deve apresentar variações significativas, se não corre-se o risco de não se detetar a potencial avaria antes da sua ocorrência. Por outro lado, o intervalo entre a verá ser suficientemente longo para que uma ação seja desencadeada a tempo de reduzir ou eliminar as consequências das avarias.
se a reparar avarias aquando da sua ocorrência. Existem avarias que surgem sem aviso prévio ou são impossíveis de prever. Nesse sentido, não há oportunidade de intervir antecipadamente e evitar a avaria. Como as avarias ocorrem de uma forma imprevisível, este tipo de manutenção básico é a única alternativa, consistindo em tarefas que conduzam à reposição do estado de funcionamento do equipamento. A
Total Productive Maintenance (TPM) 25 manutenção corretiva é também designada de curativa, uma vez que se baseia na reparação de avarias e maus funcionamentos ocorridos em serviço. Por outro lado, aplica-se normalmente a equipamentos que possuem um baixo custo, cuja avaria tem impactos reduzidos na operação dos sistemas em que estão integrados e os custos da sua indisponibilidade são menores do que os custos necessários para evitar a sua falha. Nestes casos a manutenção corretiva é a melhor opção.
O planeamento da manutenção corretiva consiste na gestão de componentes ou equipamentos de substituição, no sentido de tratar as avarias. Uma manutenção exclusivamente corretiva implica elevados custos com equipamentos de reserva, de trabalho extra e elevados tempos de paralisação dos equipamentos.
3.3.3 - Total Productive Maintenance (TPM)
A manutenção produtiva total teve as suas origens no Japão no início da década de 70, alcançando uma grande popularidade, nomeadamente na indústria automóvel e de eletrónica. Na indústria automóvel Japonesa, esta técnica de manutenção permitiu o fabrico de automóveis bastante fiáveis e simultaneamente com um baixo custo.
A filosofia de manutenção TPM defende a participação ativa dos operadores dos equipamentos na sua manutenção. Estas pessoas conhecem bem os equipamentos e assim desempenham um papel importante na definição dos planos de manutenção mais adequados aos equipamentos, tendo em conta as suas diferentes condições de funcionamento. A manutenção produtiva total integra as técnicas de manutenção corretiva e preventiva e tem por finalidade a maximização da eficiência global dos equipamentos. Além disso, promove a participação de pessoas com diferentes competências na manutenção, desde os operadores dos equipamentos, o pessoal da manutenção, até quadros superiores de gestão da empresa.
Para implementar a filosofia de manutenção TPM são necessários os seguintes pilares fundamentais [13]:
• Estruturação da manutenção autónoma;
• Estruturação da manutenção planeada,
• Formação e treino dos operadores dos equipamentos e técnicos de manutenção;
• Controlo inicial dos equipamentos e produtos;
• Manutenção da qualidade;
• TPM nos escritórios;
• Higiene, segurança e controlo ambiental;
O pilar mais importante do TPM é a manutenção autónoma. Esta consiste numa manutenção básica aplicada aos equipamentos pelos operadores que lidam diariamente com eles. As tarefas que constituem a manutenção autónoma são:
• Limpeza inicial;
• Medidas de combate contra a fonte de sujidade e local de difícil acesso;
• Elaboração de normas de limpeza e lubrificação;
• Inspeção geral;
• Inspeção autónoma;
26 Manutenção de Equipamentos: Conceito e Técnicas
• Consolidação;
3.3.4 - Reliability Centered Maintenance II (RCM II)
A metodologia RCM II é definida como um processo usado para determinar o que deve ser feito para garantir que um qualquer equipamento ou sistema continue a fazer o que os seus utilizadores querem que ele faça no seu contexto de operação atual [1]. A metodologia RCM II foi brevemente apresentada na subsecção 2.3.1 e será descrita em detalhe no capítulo 5. Esta implica analisar sete questões para um determinado equipamento ou sistema.
1. Quais as funções do equipamento no seu contexto operacional? 2. De que maneiras podem essas funções falhar?
3. O que causa cada falha de função?
4. O que acontece quando uma falha ocorre?
5. Qual a importância das consequências de cada falha? 6. O que pode ser feito para prever ou prevenir cada falha?
7. O que fazer quando não é possível ou justificável uma política de manutenção proativa?
As respostas às cinco primeiras questões (1-5) permitem obter informação detalhada acerca do funcionamento do equipamento no seu contexto operacional, e determinar causas de falhas dominantes. Esta análise permite também avaliar a criticidade do equipamento e perceber qual a sua importância no sistema em que se encontra integrado. Além disso, define ações proativas de manutenção, observando aspetos de segurança, meio-ambiente, qualidade e produção.
3.3.5 - Risk Based Maintenance (RBM)
Na manutenção baseada no risco é determinado o risco que um dado equipamento representa. Esse risco é calculado através das consequências económicas e sociais dos modos de falha do equipamento e da probabilidade desses eventos ocorrerem. Habitualmente são elaboradas matrizes do tipo “consequências vs probabilidade” para os equipamentos. Os planos de manutenção são elaborados em função do risco do equipamento, sendo dada prioridade ao tratamento dos modos de falha críticos. De acordo com [16], uma análise de risco deve conter as seguintes etapas:
• Identificação dos cenários de acidente envolvendo a falha do equipamento;
• Identificação dos mecanismos e modos de falha de uma potencial degradação;
• Determinar a probabilidade de cada mecanismo ou modo de falha;
• Avaliar as consequências resultantes de falha do equipamento;
• Determinação do risco da falha do equipamento;
• Categorização e escalonamento do risco;
A implementação deste tipo de manutenção requer uma análise e registo de informação, quer relacionada com fiabilidade, quer com o funcionamento do próprio equipamento no seu
Root Cause Analysis (RCA) 27 contexto de operação. Assim, pode tornar-se dispendiosa exigindo uma elevada carga de trabalho. Por outro lado, conhecendo-se o risco associado ao equipamento e a todos os seus componentes, é possível concentrar a manutenção nos componentes com maior risco, realizando-se manutenção com menor regularidade nos componentes com menor risco. Uma vez que a manutenção é focada principalmente nos componentes críticos e somente quando é necessária, os custos de manutenção são otimizados, garantindo-se fiabilidade e disponibilidade dos equipamentos.
3.3.6 - Root Cause Analysis (RCA)
A metodologia RCA procura identificar todos os eventos que conduziram à avaria de um dado equipamento. Assim, esta técnica lida com o estado de avaria. O objetivo desta metodologia é identificar as verdadeiras causas da avaria, de modo a evitar que esta ocorra novamente. Após a ocorrência de uma avaria, o método RCA analisa detalhadamente todos os eventos com alguma probabilidade de terem provocado a avaria. Esses eventos são verificados de uma forma estruturada. Desta análise é possível definir as ações que devem ser tomadas para solucionar a avaria, de modo a que esta não suceda no futuro. O método RCA implica analisar três questões aquando da ocorrência de uma avaria:
1. Qual foi a avaria?
2. Quais foram as causas da avaria?
3. Que ações devem ser tomadas para que a avaria não ocorra novamente?
O método RCA é utilizado de uma forma pontual, identificando as causas de uma avaria em particular que ocorreu numa dada altura. O conhecimento profundo de um dado modo de avaria permite que se tomem as devidas ações corretivas.
3.4 - Indicadores de Fiabilidade
Os indicadores de fiabilidade permitem avaliar as técnicas de manutenção adotadas por uma empresa na conservação e prevenção de avarias dos seus equipamentos. Embora sejam valores que exprimam probabilidades, revelam informação bastante útil sobre a ocorrência de avarias, tempos médios de reparação e disponibilidade dos equipamentos. Ou seja, permitem avaliar o desempenho de equipamentos. Devido às implicações técnicas, económicas e de segurança associadas às avarias, estes indicadores são bastante importantes.
A fiabilidade de um equipamento é a probabilidade de o equipamento desempenhar, de uma forma adequada, a função para o qual foi concebido, nas condições previstas e nos intervalos de tempo em que tal é exigido [17]. Os indicadores de fiabilidade facilitam a tomada de decisões de manutenção, nomeadamente ajudam a definir ou a corrigir as técnicas de manutenção já implementadas. Nesse sentido, estes indicadores de fiabilidade são relevantes na gestão da manutenção, facilitando a determinação do ponto ótimo entre a fiabilidade do equipamento e o custo da sua manutenção.
Como se pode observar na Figura 3.5, quando corretamente aplicada uma estratégia de manutenção a um dado equipamento, o aumento do nível de manutenção implica o aumento dos custos de operação do equipamento. Porém com um maior nível de manutenção garante-
28 Manutenção de Equipamentos: Conceito e Técnicas
se que o equipamento possua uma maior fiabilidade, pelo que os custos das suas avarias diminuem.
Figura 3.5 –
Nas expressões seguintes são apresentados os principais indicadores de fiabilidade associados a equipamentos reparáveis. Estes têm um ciclo de vida, encontrando
estado de funcionamento (F) ou de avaria (A). No estado de avaria o equipamento é sujeito a reparação e recupera o funcionamento. Na
equipamento reparável. Os estados de avaria parcial não foram considerados.
Figura 3.6 – Ciclo de v
O indicador MTBF (do inglês
um dado equipamento reside no estado de funcionamento. Ou seja, é o tempo de funcionamento que decorre, em média, entre avarias consecutivas. Quanto maior for o valor de MTBF, mais fiável é o equipamento.
determinado período de tempo, é calculado através da e
E
st
ado
A
F F
Manutenção de Equipamentos: Conceito e Técnicas
se que o equipamento possua uma maior fiabilidade, pelo que os custos das suas avarias
Determinação do nível ótimo de manutenção.
seguintes são apresentados os principais indicadores de fiabilidade associados a equipamentos reparáveis. Estes têm um ciclo de vida, encontrando
estado de funcionamento (F) ou de avaria (A). No estado de avaria o equipamento é sujeito a funcionamento. Na Figura 3.6 é apresentado o ciclo de vida de um Os estados de avaria parcial não foram considerados.
Ciclo de vida de um equipamento reparável [18].
MTBF (do inglês “Mean Time Between Failures”) exprime o tempo médio que dado equipamento reside no estado de funcionamento. Ou seja, é o tempo de funcionamento que decorre, em média, entre avarias consecutivas. Quanto maior for o valor de MTBF, mais fiável é o equipamento. O valor do tempo médio entre avarias, para um
ado período de tempo, é calculado através da expressão (eq.1).
Tempo
F
A A A
F F
se que o equipamento possua uma maior fiabilidade, pelo que os custos das suas avarias
seguintes são apresentados os principais indicadores de fiabilidade associados a equipamentos reparáveis. Estes têm um ciclo de vida, encontrando-se num estado de funcionamento (F) ou de avaria (A). No estado de avaria o equipamento é sujeito a é apresentado o ciclo de vida de um
exprime o tempo médio que dado equipamento reside no estado de funcionamento. Ou seja, é o tempo de funcionamento que decorre, em média, entre avarias consecutivas. Quanto maior for o valor O valor do tempo médio entre avarias, para um
Indicadores de Fiabilidade 29
MTBF =N t1
[anos] eq. 1
Em que:
N → Número de períodos de funcionamento
t
→ Duração do período de funcionamento i
Um valor de MTBF de 3 anos significa que o equipamento tem uma avaria, em média, de 3 em 3 anos. Contudo, este tempo médio entre avarias não exprime o tempo de calendário. A taxa de avarias (λ) é o inverso do MTBF e é expressa em número de avarias por “ano de funcionamento”.
λ=
1
MTBF +Nº de avariasano
. eq. 2
O indicador MTTR (do inglês “Mean Time To Repair”) exprime o tempo médio necessário para reparar uma avaria. Este tempo inclui o tempo necessário para diagnosticar a avaria, o tempo até à chegada de uma equipa de manutenção às instalações onde o equipamento se encontra e o tempo que leva para reparar o sistema do qual o equipamento faz parte. Este indicador é também habitualmente representado por r. A expressão (eq.3) permite calcular o seu valor.
0112 =3 41
56 7 5[horas] 9:. 3
Em que:
3 → Número de períodos de avaria
t
<→ Duração do período de avaria i
A taxa de reparação (µ) é o inverso de MTTR.µ=
1
MTTR [horas
>] eq. 4
A indisponibilidade (U) é a probabilidade de encontrar o equipamento no estado de avaria. A indisponibilidade de um equipamento reparável é dada pela expressão (eq.5). De modo a calcular o valor de U, os valores de MTTR e de MTBF devem possuir a mesma unidade.
@ =01AB + 0112 [%] 9:. 50112
A disponibilidade (A), para um determinado período de tempo, mede a percentagem de tempo de funcionamento do equipamento em relação ao tempo total do período em análise. A disponibilidade de um equipamento reparável é dada pela expressão (eq.6) e no sentido de se calcular o seu valor, os valores de MTBF e de MTTR devem possuir a mesma unidade temporal.
30 Manutenção de Equipamentos: Conceito e Técnicas
F =01AB + 0112 [%] 9:. 601AB
A expressão (eq.6) mostra que é possível aumentar a disponibilidade de um equipamento através do aumento do tempo médio que o equipamento reside no estado de funcionamento (MTBF) ou diminuindo o tempo médio de reparação (MTTR). Estes indicadores de fiabilidade (eq.1 a eq.6) servem para avaliar os benefícios resultantes de uma técnica de manutenção. Além de avaliarem permitem fazer comparações da atividade de manutenção entre anos diferentes e ajudar a tomar decisões de gestão da manutenção.
3.5 - Custos de Manutenção
O custo decorrente de uma técnica de manutenção permite avaliar a sua eficácia, sendo um indicador importante na gestão da manutenção [19]. Através deste tipo de análise é possível decidir qual a técnica de manutenção que mais se adequa a um equipamento. Por vezes as técnicas de manutenção corretivas podem apresentar custos inferiores às técnicas de manutenção preventivas ou o recurso à subcontratação pode ser mais vantajoso, economicamente.
A determinação dos custos associados à atividade manutenção não é uma tarefa fácil, pois alguns custos são difíceis de quantificar. Os custos da atividade de manutenção podem ser divididos em custos diretos, indiretos e de posse de stocks [14].
Os custos diretos são os custos de funcionamento dos serviços de manutenção. Estes custos contabilísticos diretamente calculados numa intervenção são o custo de mão-de-obra, despesas do serviço de manutenção, custo de equipamentos de substituição em stock, consumos de matérias-primas, ferramentas, e outros bens para a manutenção e o custo de trabalhos subcontratados, se houver. O custo de mão-de-obra é aquele que mais interessa ao gestor da manutenção, pois traduz, em termos financeiros, o esforço efetivamente dedicado à manutenção. Este é representado pelo produto do tempo gasto na atividade de manutenção e taxa horária, que integra salários e encargos sociais dos operadores. As despesas do serviço de manutenção incluem despesas administrativas e custos com o transporte.
Os custos indiretos podem ser contabilizados e são originados por perdas de produção ou falhas na qualidade de um serviço. Estes custos são sempre atribuídos à manutenção, seja por falta dela ou aquando da sua realização.
Por último, os custos de posse de stocks contabilizam os custos dos materiais com existência em armazém, sejam materiais de consumo corrente, sejam peças ou equipamentos de reserva específicos.
Na Figura 3.7 são apresentados os verdadeiros custos da manutenção [13]. Os custos contabilísticos referidos são representados na parte visível do iceberg. A parte imersa do iceberg, quatro vezes maior que a parte visível representa todos os outros custos que não são facilmente quantificáveis.
Sumário 31
Figura 3.7 – Iceberg dos custos da manutenção [13].
3.6 - Sumário
Neste capítulo foram descritas as várias técnicas de manutenção a partir de revisão de literatura. Nas últimas décadas, surgiram novas metodologias de manutenção que procuram integrar as várias técnicas de manutenção já existentes, explorando as vantagens de cada uma delas. São exemplos a manutenção produtiva total, a manutenção centrada na fiabilidade e a manutenção baseada no risco. Estas técnicas são baseadas no completo conhecimento das funções do equipamento no seu contexto de operação e procuram conhecer detalhadamente os tipos de avarias dos equipamentos, os seus efeitos e as suas consequências na segurança de pessoas e bens, no meio ambiente e na operacionalidade dos sistemas nos quais os equipamentos estão integrados.
As três técnicas referidas promovem o trabalho em equipa de várias pessoas, desde os