REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ni10202506122107
Carlos Eduardo Alves Dos Santos
Cleriston Silva Soares
Matheus Coelho Da Silva
Orientador: Prof. Dr. David Julio da Costa
Coorientador: Prof. Esp. Deocleciano Reis Martins
RESUMO
Nas linhas produtivas de qualquer ramo industrial, é imprescindível o uso de equipamentos para seu funcionamento, como também sendo necessário toda preservação do mesmo para manter a produção diária. Assim, assegura-se que uma ótima gestão da manutenção desses equipamentos resulte em produtos e serviços de qualidade adequados ao cliente. Para garantir essa eficiência produtiva, os equipamentos precisam ser confiáveis em suas funcionalidades, não somente de fábrica, mas também, de extensão da sua vida útil. Daí surge a importância da Confiabilidade na manutenção. Com o intuito de compreender melhor sobre gerenciamento na manutenção, através de pesquisas em livros e artigos científicos, experimentos cotidianos e aplicações industriais, pretende-se pesquisar sobre as principais ferramentas de implementação de confiabilidade e sua aplicação em uma determinada indústria de fertilizantes.
Palavras-chave: Gestão, Confiabilidade, Manutenção.
ABSTRACT
In the production lines of any industrial sector, the use of equipment is essential for its operation, as well as the need for its preservation to maintain daily production. Thus, it is ensured that excellent maintenance management of this equipment results in quality products and services suitable for the customer. To guarantee this productive efficiency, the equipment needs to be reliable in its functionalities, not only from the factory, but also in extending its useful life. Hence, the importance of Reliability in maintenance emerges. Aiming to better understand maintenance management, through research in books and scientific articles, everyday experiments, and industrial applications, the intention is to research the main tools for implementing reliability and their application in a specific fertilizer industry.
Keywords: Management, Reliability, Maintenance.
1 – INTRODUÇÃO
A competitividade da indústria moderna exige altos níveis de eficiência, produtividade e confiabilidade dos seus ativos. Nesse contexto, a gestão da manutenção torna-se um fator estratégico para garantir o bom funcionamento dos equipamentos, a continuidade da produção e a redução de custos operacionais. Dentre as diversas abordagens utilizadas, a análise de confiabilidade destaca-se por sua capacidade de identificar padrões de falha, estimar o comportamento futuro dos sistemas e embasar decisões de manutenção de forma mais precisa e proativa.
A confiabilidade, tradicionalmente associada à engenharia de sistemas, vem sendo cada vez mais aplicada na manutenção industrial como forma de aumentar a disponibilidade dos equipamentos, otimizar recursos e melhorar o planejamento de intervenções corretivas, preventivas e preditivas.
Neste contexto, o presente artigo tem como objetivo apresentar os principais conceitos e ferramentas da manutenção centrada em confiabilidade na análise de desempenho de equipamentos industriais. Busca-se por meio de literatura técnica disponível na internet e livro descrever os conceitos teóricos e ter um entendimento de como essas ferramentas podem contribuir significativamente para a gestão da manutenção, promovendo maior disponibilidade operacional e redução das paradas não planejadas.
2 – METODOLOGIA
O artigo apresenta os principais fundamentos de implementação do RCM (Reliability Centered Maintenance) ou MCC (Manutenção Centrada em Confiabilidade) em forma de pesquisa descritiva, tendo como o levantamento de informações as referências bibliográficas. O foco é demonstrar como essas ferramentas da engenharia de confiabilidade apoiarão a gestão da manutenção industrial.
Inicialmente, são abordados os conceitos e benefícios do RCM.
Posteriormente, são descritas as ferramentas analíticas utilizadas na avaliação da confiabilidade de sistemas e componentes industriais, como: o Diagrama de Blocos de Confiabilidade (RBD), a Distribuição de Weibull, a FTA (Fault Tree Analysis) e o FMEA (Failure Mode and Effects Analysis).
Por fim, apresenta-se o método de implementação e um exemplo de aplicação industrial.
3 – CONFIABILIDADE E GESTÃO DA MANUTENÇÃO
A confiabilidade tem como objetivo definir a probabilidade de um equipamento ou sistema desempenhar suas funções conforme sua aplicação ideal, durante um período determinado, sob condições específicas. “A MCC pode ser definida como um programa que reúne várias técnicas de engenharia para assegurar que os equipamentos de uma planta fabril continuarão realizando as funções especificadas” (FOGLIATTO e RIBEIRO, 2011, p.217). Embora seja baseada em princípios da engenharia de confiabilidade, sua aplicação requer uma abordagem estratégica e multidisciplinar. Porém, de acordo com Barros e Massala (2020, p.1), “as Normas SAE JA1011 / JA1012 definem a RCM como um processo específico utilizado para identificar as políticas e estratégias que devem ser implementadas para controlar as causas e modos das falhas funcionais de qualquer ativo físico num determinado contexto operacional”.
De acordo com Fogliatto e Ribeiro (2011, p.217), os programas MCC “permitem que as empresas alcancem excelência nas atividades de manutenção, ampliando a disponibilidade dos equipamentos e reduzindo custos associados a acidentes, defeitos, reparos e substituições”. Esse método “tem o objetivo de reduzir a probabilidade de falha de um ativo, aumentando assim a sua fiabilidade e disponibilidade, isto é, espera-se que o número de falhas seja menor e, portanto, será possível verificar uma diminuição dos custos de manutenção.” (BARROS e MASSALA, 2020, p.1). Na gestão da manutenção industrial, essa abordagem é essencial para garantir a continuidade operacional, a segurança dos processos e a otimização dos recursos. A implementação do RCM permite às indústrias otimizar seus processos de manutenção, aumentando a confiabilidade dos equipamentos e reduzindo custos operacionais. Para ter sucesso, é essencial:
– Escolher corretamente os equipamentos críticos;
– Identificar os modos de falha e seus impactos;
– Adotar estratégias de manutenção adequadas;
– Monitorar os resultados e ajustar continuamente.
4 – PRINCIPAIS BENEFÍCIOS DO RCM
A aplicação do RCM nos mais variados setores industriais tem demonstrado claramente os grandes benefícios em relação às técnicas tradicionais. De acordo com Barros e Massala (2020, p.3), “as organizações tendem a aumentar a sua competitividade e visão no mercado em que se inserem”. Alguns benefícios esperados com a implementação da estratégia RCM podem ser (BARROS e MASSALA, 2020, p.3):
– Redução das atividades de manutenção corretiva;
– Redução dos custos dos programas de manutenção;
– Aumento da disponibilidade dos ativos;
– Aumento da vida útil dos ativos.
Como também, outros fatores em que o RCM obtém ganhos significativos são (MOUBRAY, 2000, p.19-20):
– Maior disponibilidade e confiabilidade;
– Maior segurança;
– Melhor qualidade dos produtos;
– Ausência de danos ao meio ambiente;
– Maior vida útil dos equipamentos;
– Maior custo-eficácia.
5 – FERRAMENTAS DE APOIO E IMPLEMENTAÇÃO DO RCM
– Diagrama de Blocos de Confiabilidade;
– Distribuição de Weibull;
– FTA: Análise da Árvore de Falhas;
– FMEA: Análise de Modos de Falha e Efeitos.
5.1 – Diagrama de Blocos de Confiabilidade (RBD)
O Diagrama de Blocos de Confiabilidade (Reliability Block Diagram – RBD) é uma ferramenta gráfica que modela a estrutura lógica de funcionamento de um sistema. Nele, os componentes são representados por blocos interligados em série ou em paralelo, permitindo visualizar como as falhas dos elementos impactam o desempenho do sistema como um todo (FOGLIATTO e RIBEIRO, 2011, p.68).
Em contextos práticos, é comum que sistemas sejam formados por subsistemas organizados em arranjos mistos de série e paralelo. A análise dessas configurações pode ser facilitada ao se simplificar gradualmente os subsistemas em blocos equivalentes em série ou paralelo. A partir dessa abordagem, é possível obter fórmulas que representam a confiabilidade de estruturas do tipo paralelo-série e sérieparalelo (FOGLIATTO e RIBEIRO, 2011, p.72).
A figura 1, demonstra um exemplo de sistema misto (série e paralelo), com os respectivos valores de confiabilidade de cada equipamento.
Figura 1: Diagrama de blocos em sistema misto
5.2 – Distribuição de Weibull
A distribuição de Weibull é amplamente empregada na análise de confiabilidade por sua capacidade de se adaptar a diferentes padrões de falha ao longo do tempo. Dependendo de seus parâmetros, ela pode representar taxas de falha constantes, crescentes ou decrescentes. Essa versatilidade permite que a distribuição seja aplicada a diversos cenários, tornando-a uma ferramenta essencial na modelagem dos tempos até a ocorrência de falhas em componentes ou sistemas industriais. (FOGLIATTO e RIBEIRO, 2011, p.217).
A Função Densidade de Probabilidade (FDP) é uma função matemática que descreve a distribuição. A figura 2.1 mostra a representação da distribuição Weibull.
Figura 2.1: Fórmula de distribuição Weibull
Onde:
– β é o parâmetro de forma;
– θ é o parâmetro de escala;
– δ é o parâmetro de localização;
– t é o tempo de vida.
A função de Weibull é caracterizada principalmente por três parâmetros:
– β (beta): indica o tipo de comportamento da falha:
– β < 1: falhas infantis (inicial);
– β = 1: falhas aleatórias (constante);
– β > 1: falhas por desgaste.
– η (eta): representa a “vida característica”, ou seja, o ponto em que cerca de 63% dos componentes terão falhado.
– “q” ou “m”: representa o módulo de Weibull e indica a forma da curva de distribuição:
– q (ou m) = 1: A distribuição de Weibull se aproxima de uma distribuição exponencial;
– q (ou m) > 1: A distribuição de Weibull tem um formato com uma curva mais estreita e uma inclinação mais pronunciada;
– q (ou m) < 1: A distribuição de Weibull tem um formato com uma curva mais larga e uma inclinação mais suave.
De acordo com Assis (2013, p.9), “sistemas existentes podem ter manutenção melhorada se métodos de cálculo adequados para estimar a confiabilidade do sistema forem capazes de analisar quais modos de falha e quais componentes contribuem mais intensamente para a queda da confiabilidade global do sistema ao longo do tempo e das solicitações de utilização”.
A figura 2.2 mostra o acúmulo de falhas para diferentes valores de “q”.
Figura 2.2: Gráfico de falha acumulada para diferentes valores de “q”
5.3 – FTA: Análise da Árvore de Falhas (Fault Tree Analysis)
A FTA parte de um evento indesejado (falha do sistema) e vai desdobrando suas causas por meio de uma estrutura em forma de árvore, utilizando operadores lógicos como “E” e “OU”. Ela é muito utilizada em análises de segurança, confiabilidade e engenharia de sistemas complexos, pois permite uma visualização clara das relações entre falhas de componentes e o evento crítico principal (SIQUEIRA, 2014, p.61-62).
A figura 3 demonstra um exemplo de estrutura do FTA com seus operadores lógicos.
Figura 3: Estrutura do FTA
5.4 – FMEA: Análise de Modos de Falha e Efeitos (Failure Mode and Effects Analysis)
A FMEA é uma metodologia sistemática que busca identificar, avaliar e priorizar os modos de falha potenciais de um sistema, produto ou processo, além de analisar seus efeitos e causas. Para cada modo de falha, atribui-se uma pontuação de (SIQUEIRA, 2014, p.63-64; FOGLIATTO e RIBEIRO, 2011, p.173 e seg):
– Severidade (S): impacto da falha;
– Ocorrência (O): frequência esperada da falha;
– Detecção (D): capacidade de detectar a falha antes que ela ocorra.
Esses fatores são multiplicados para gerar o RPN (Risk Priority Number):
RPN = S × O × D
A análise FMEA é amplamente utilizada na engenharia de confiabilidade e na gestão da manutenção para prevenir falhas antes que ocorram, auxiliando na priorização de ações corretivas com base no risco.
A figura 4 mostra uma aplicação de FMEA sem o plano de ação.
Figura 4: Matriz FMEA aplicada em uma agroindústria
6 – IMPLEMENTAÇÃO
A aplicação do RCM segue um processo estruturado, que deve ser dividido em sete perguntas principais a serem respondidas dessa metodologia (BARROS e MASSALA, 2020, p.2):
1 – Consegue identificar as funções e os níveis de desempenho padrão associados ao ativo? Defina as funções principais do ativo que estão relacionadas com a satisfação do cliente, bem como a disponibilidade ideal para que essas funções sejam cumpridas.
2 – De que modo o ativo falha no desempenho da sua função? Identifique os modos de falha do ativo. O modo de falha pode ser visto como o encadeamento de situações que poderão levar o ativo a falhar.
3 – Consegue identificar as causas da falha do ativo? Determine as causas que podem levar à falha do ativo.
4 – Quais os efeitos da falha do ativo? Identifique de que maneira a falha compromete a qualidade e os custos associados ao produto final.
5 – Identifique as consequências do modo de falha do ativo? De que modo a consequência da falha afeta o ativo no seu funcionamento, o sistema em que o ativo se insere, a organização como um todo, a segurança e o ambiente.
6 – Qual o melhor plano de manutenção preventiva para evitar a falha do ativo? Defina as tarefas de manutenção que melhor se adequa ao ativo e a periodicidade com que devem ser realizadas tendo em vista a máxima eficiência.
7 – Qual o procedimento a seguir quando a solução preventiva falha? Reveja novamente o plano de manutenção preventiva e faça as alterações necessárias. Finalizado que esteja o passo anterior, segue-se a estruturação de um plano de manutenção que tenha como base a informação resultante da análise feita anteriormente.
7 – APLICAÇÃO
Um estudo realizado na empresa Abu Qir Fertilizers Company, planta de produção de fertilizantes, localizada no Egito, aplicou a Análise de Modos de Falha e Efeitos (FMEA) a uma bomba de êmbolo axial de grande porte (AZIZ e HELAL, 2012).
Os principais modos de falha identificados incluem:
– Desgaste excessivo de componentes internos;
– Falhas de vedação, resultando em vazamentos;
– Obstruções nas linhas de alimentação, afetando o desempenho;
– Falhas nos rolamentos devido à lubrificação inadequada.
Após isso, foi integrada a Análise de Árvore de Falhas (FTA) para aprofundar a investigação das causas raízes dos modos de falha críticos. As soluções propostas incluem:
– Implementação de programas de manutenção preventiva focados nos componentes mais críticos;
– Treinamento especializado para operadores e equipe de manutenção, visando a identificação precoce de sinais de falha;
– Melhoria nos procedimentos de lubrificação e inspeção regular dos rolamentos;
– Revisão e otimização das rotinas de operação para reduzir o estresse nos componentes da bomba.
A combinação das técnicas FMEA e FTA permitiu uma abordagem mais abrangente, facilitando a identificação de falhas potenciais e a implementação de medidas corretivas eficazes (AZIZ e HELAL, 2012).
Entre os benefícios observados estão:
– Redução no tempo de inatividade não planejado da bomba;
– Diminuição dos custos de manutenção corretiva;
– Aumento na eficiência operacional da planta de fertilizantes.
8 – CONSIDERAÇÕES FINAIS
Conforme fontes da literatura técnica as ferramentas como Distribuição de Weibull, Diagramas de Blocos de Confiabilidade, FMEA e FTA são extremamente úteis na fase de análise e tomada de decisão, fornecendo uma base técnica sólida para identificar padrões de falha e estimar o comportamento futuro dos ativos.
No entanto, para a implantação completa do RCM, é necessário o envolvimento de uma equipe multidisciplinar, o conhecimento do contexto operacional, a análise crítica dos impactos das falhas e a definição clara dos critérios de desempenho esperados. Mesmo assim, é possível iniciar uma abordagem simplificada do RCM utilizando essas ferramentas em ativos críticos, como forma de amadurecimento da gestão da manutenção.
A implementação do RCM pode trazer grandes ganhos em confiabilidade e redução de custos, mas exige uma abordagem estruturada.
9 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
– ABDEL-AZIZ, I. H.; HELAL, M. APPLICATION OF FMEA-FTA IN RELIABILITYCENTERED MAINTENANCE PLANNING. 15th International Conference on Applied Mechanics and Mechanical Engineering (AMME), 2012. Disponível em: https://journals.ekb.eg/article_37083_64c536832dbba53bcfd9cc2526f34a7c.p df. Acesso em: 15/03/2025;
– ALVES, S. C. MANUTENÇÃO CENTRADA NA CONFIABILIDADE: UMA PESQUISA-AÇÃO COM A APLICAÇÃO DA METODOLOGIA FMEA. Universidade Federal de Uberlândia – UFU, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/37222/1/Manuten%C3%A7%C3 %A3oCentradaConfiabilidade.pdf. Acesso em: 23/03/2025;
– ASSIS, E. M. O Modelo q-Weibull em Confiabilidade, Árvores de Falha Dinâmicas e Implementação de Manutenção. Universidade Federal da Bahia, 2013. Disponível em: https://repositorio.ufba.br/bitstream/ri/13195/1/2013_08_24_Tese_E_M_Assis.pdf. Acesso em 18/05/2025;
– BARROS, Catarina; MASSALA, Miguel. Reliability Centered Maintenance (RCM) – Implementação e Benefícios. 2020. Disponível em: https://manwinwin.com/wp-content/uploads/2021/04/Reliability-CenteredMaintenance-RCM-Implementacao-e-Beneficios.pdf. Acesso em: 26/05/2025;
– FOGLIATTO, F. S.; RIBEIRO, J. L. D. Confiabilidade e Manutenção Industrial. Rio de Janeiro: Elsevier Editora, 2011;
– MOUBRAY, J. Manutenção Centrada em Confiabilidade, São Paulo: Edição Brasileira Aladon, Tradução Kleber Siqueira, 2000;
– SIQUEIRA, I. P. Manutenção Centrada em Confiabilidade: Manual de Implementação. Rio de Janeiro: Qualitymark Editora, 2014;
– SCHMITT, J. C.; LIMA, C. R. C. Método de Análise de Falhas utilizando a Integração das Ferramentas DMAIC, RCA, FTA e FMEA. Revista ESPACIOS, 2015. Disponível em: http://es.revistaespacios.com/a16v37n08/16370804.html. Acesso em: 27/05/2025.