Sergio Kimimassa NAGAO Excellence Consulting & Services Tel/Fax: (0xx19) 3213 8100

1. CONSULT EXCELLENCE EXCELLENCE CONSULTING & SERVICES Análise de FalhasFMEA e RCFAAnálise dos Modos de Falha e EfeitosAnálise da Causa Raiz da Falha S. Paulo - SP 19, 20 e 21 de Outubro de 2004 Sergio Kimimassa NAGAO Excellence Consulting & Services Tel/Fax: (0xx19) 3213 8100 E-mail: sergio.nagao@uol.com.br

2. Análise de Falhas • Manutenção e Produção Confiabilidade • Instalações Confiáveis: • Continuidade Operacional • Disponibilidade • Minimização Riscos Acidentes e Danos ao Meio Ambiente • Cultura Confiabilidade • Utilização Ferramentas Confiabilidade: FMEA, RCFA, Árvore de Falhas, RCM, etc. • Times de Confiabilidade: Ações de Melhoria

3. Análise de Falhas • Confiabilidade: • Confiança, Confiável • Crença, Fé, Esperança, Acreditar • Poder Contar, Sem Falhas • Pronto para Operar • Probabilidade de Sucesso

4. Análise de Falhas • CONFIABILIDADE • É a probabilidade de que um equipamento opere com sucesso por um período de tempo especificado e sob condições de operação previamente especificados. T = 0T = t Probabilidade de chegar ao destino

5. Análise de Falhas • MANUTENABILIDADE • É a probabilidade de restabelecer um sistema às suas condições de funcionamento especificadas, dentro de limites de tempo desejados. É a probabilidade de um sistema entrar em serviço no tempo “t” após a falha. • Condições que afetam a manutenabilidade (facilidade de executar os serviços de manutenção): acessibilidade, facilidade diagnóstico, peças reserva, procedimentos operacionais, treinamento equipe, etc.

6. Análise de Falhas • DISPONIBILIDADE • É a probabilidade de que o sistema esteja operacional no instante “t”. • É a porcentagem do tempo de operação com sucesso da unidade dentro das condições pré-estabelecidas. Indisponibilidade manutenção Indisponibilidade produção Disponibilidade Global

7. Análise de Falhas • FALHA • O sistema falha quando o sistema não cumpre a sua missão • MTBF: Tempo médio entre falhas • O cálculo simplificado poderia ser realizado, tomando-se em conta o período considerado o tempo de operação (por exemplo se o tempo de operação for 700 h), dividido pelo número de falhas no período. Se tivermos 10 falhas neste período, teríamos o MTBF de 70 horas. Isto quer dizer que em média a cada 70 horas tivemos uma parada com perda de produção. • MTTR: Tempo médio para reparos Operação Manut. Operação Man. Operação

8. Análise de Falhas • TAXA DE FALHA:1 / MTBF (falhas/tempo) • Representa a freqüência em que as falhas acontecem:  (t) • Probabilidade de falha de um componente ou sistema no intervalo de tempo “t + dt”:  (t) dt • TAXA DE REPARO:1 / MTTR • Representa a velocidade com que os reparos são realizados. • Probabilidade de que um componente que está em estado falho em “t”, seja reparado entre “t”e ‘t+dt”.

9. CANAL 1 FALHA CANAL 2 CANAL 3 CAUSACOMUM Análise de Falhas – Falhas de Modo Comum • FALHA DE MODO COMUM: é uma falha na performance de um sistema redundante, oriunda da ocorrência de eventos que, por causa de dependên-cias, geram a coincidência de estados em falha em componentes de canais separados do sistema.

10. ÁRVORE DE FALHAS • PORTÃO “e” TOPO PORTÃO “e” Falha 1 Falha 2 Falha 3 P (Topo) = P (1) * P (2) * P (3)

11. ÁRVORE DE FALHAS • PORTÃO “ou” TOPO PORTÃO “ou” Falha 1 Falha 2 P (Topo) = P (1) + P (2) - P (1) * P (2)

12. FLUXOGRAMA REALIZAÇÃO HAZOP Selecione uma Linha Fluxo Outro desvio na mesma ou em outra variável Selecione uma VariávelProcesso e seus Desvios Existe Não existe Não existe Existe É possível ocorrer mais vazão? Considere outro desvio ou variável Siga para próximo desvio na mesma variável ou para outra variável Selecione Causa Excesso Vazão Não existe Existe A maior vazão vinda desta causa é perigosa ou prejudica eficiência ou eficácia operação? Considere outras cau-sas de maior vazão Não O operador tomará conhecimento de que está ocorrendo maior vazão? Que alteração na instalação é necessária para que ele tome conhecimento? Sim Sim Que alterações ou métodos trabalho poderão tornar desvio menos provável ou reduzir conseqüências? Concorda em aceitar risco? Selecione alteração mais adequada Não Custo alteração se justifica? Não Quem é o responsável pela ação correção? Acompanhamento ação

13. Exemplo Hazop - Figura 3 • Descritivo Processo • Propano líquido, bombeado de reservatório para fábrica consumidora através pipe classe 300: 15 km • 2 Bombas centrífugas transferência: • Vazão máx: 50 t/h • p = 25,5 bar • controle vazão mínima: 8 t/h • Reservatório principal: • T= - 45o C e p = 50 cm H2O • Refluxo através válvula controle vazão • Aquecedor propano /glicol: + 15o C / 70o C • Reservatório intermediário: • T=+ 15o C e p = 6,5 bar • Controle nível através válvula controle Source: WCM - Rhodia

14. Exemplo Hazop - Figura 3 15km + 15o C25 bar TT AquecedorPropano TIC Reservat.IntermediárioPropano FT FIC - 45o C50 cm H20 Vapor3,5 bar165o C Reservat. Principal EstocagemPropano + 70o C4 bar AquecedorGlicol Reservat.Glicol

15. Exemplo Hazop - Tabela II Palavra Guia Desvio Causas Possíveis Conseqüencias Ações Requeridas Nenhum Ausência Perda nível reserv. Sobreaqueciento 1.Procedimento operac. Fluxo principal estoc. Bomba manter reservat. Mín. 30 % 2.Duplicar transmissão nível reservatório com transmissor diferenc. Perda transferência 3.Operar com nível reser- propano consumidor vatório intermed. c/ estoque reserva 240 m3 Parada bomba transfe- As mesmas acima 4.Instalar sistema sinali- rência zação bomba parada ou em funcionamento. Grande vazamento Formação grande 5.Instalar bomba selo mecânico nuvem propano hermética/magnética Instalar bloqueio rápido automático na linha sucção bombas. Instalar detectores propano na área. Operação indevida Mesmas acima 6.Válvula fechada com válvula ítem anterior falta ar/energia. Instalar back ar com N2 e proteção cabo elétrico 7.Bomba transferência c/ segurança fluxo mínimo. Válvula fluxo mínimo Mesmas acima 8.Dimensionar somente bomba abre total para evitar sobre- aquecimento. Verificar sistema alívio reservatório principal

16. Exemplo Hazop - Tabela II - cont. Palavra Guia Desvio Causas Possíveis Conseqüências Ações Requeridas Nenhum Ausência Ruptura tubulação Formação grande 9.Ter programa inspeção Fluxo ou tanque nvem propano com rigorosa tanque e tubos. risco população. Ter programa emergên- Perda transferência. cia. Mais Pressão Fechamento súbito Golpe ariete com 10.Dimensionamento válvula com golpe rompimento tubo. Tubo para resistir golpe. ariete. Idem acima Expansão do líquido Idem ítem 9 11. Colocar válvula no pipe e válvulas’ alívio na linha com extremo fechadas. Retorno flare. Menos Pressão Válvula segurança Propano líquido 12.Alteração especif. abre e não fecha. flasheia e queda tubulação. Programa temperatura pipe testes válvulas com possibilidade segurança no campo. fratura frágil. Vazamento sistema. Ítem anterior 13.Ítem 9. Evitar conexões flangeadas. Menos Tempera- Aquecimento inade- Fratura frágil pipe. 14.Ítem anterior. tura quando propano de- vido falha sistema aquecimento. Queda pressão ítem Ítens anteriores 15. Ítem anteriores. Mudança na Aumento Descarga propano Corrosão sistema 16.Análise química composição do teor S elevado teor S propano recebido no reservatório antes transferência. principal.

17. FMEA - Failure Modes and Effects Analysis • INTRODUÇÃO: • FMEA: Análise dos Modos de Falha e Efeitos • O FMEA é uma metodologia sistemática para identificar problemas de produtos e processos antes que eles ocorram. • Início na Indústria Aeronáutica: meados década 60 voltados aos aspectos de segurança • Tornou-se uma ferramenta chave para melhoria da confiabilidade nas indústrias químicas e petroquímicas de processo: evitar acidentes e incidentes que afetem a segurança e meio ambiente • A indústria automobilística adotou o FMEA para a melhoria de segurança e confiabilidade dos seus produtos e processos • QS-9000 tem como requisito aos fornecedores da indústria automobilística a utilização do FMEA para eliminar ou minimizar falhas • Utilizado no projeto e no processo de produção, reduz substancialmente os custos identificando antecipadamente melhorias dos produtos e processos.

18. FMEA - Failure Modes and Effects Analysis • 12 PASSOS DO FMEA • PASSO 1: Levantamento dos Dados do Sistema • PASSO 2: Definição do Ítem e da Função • PASSO 3: Levantamento dos Modos de Falha • PASSO 4: Efeitos/Conseqüências dos Modos de Falha • PASSO 5: Causa da Falha • PASSO 6: Avaliação da Severidade da Falha • PASSO 7: Ocorrência (Freqüência) da Falha • PASSO 8: Detecção da Falha • PASSO 9: Cálculo do RPN – Risk Priority Number - RISCO • PASSO 10: Ações Recomendadas • PASSO 11: Responsável/Prazo • PASSO 12: Resultado das Ações

19. TABELA: Conseqüência da Falha

20. TABELA: Freqüência da Falha

21. TABELA: Escala de Detecção da Falha

22. MCC - Manutenção Centrada em Confiabilidade PLANILHA Processo: Transfer. Propano Planilha No.: 01 Coord: Nagao Data:Análise Sistema: Bombeamento Revisão: 0 Equipe: 21/03/2000de Falhas Equipamento: Bomba BA01 Folha: 1/3FMEA Descrição do Ítem: O sistema de bombeamento é composto de 2 bombas centrífugas, vazão 50 m3/h e pressão de 4,5 kgf/cm2 e acionado por motor elétrico, c/ selos mecânicos simples e acoplamento tipo grade metálica entre motor/bomba. Tem sistema de religamento automático através chave bóia no reservatório e no tanque envio. Ítem Função Modo de Efeito Causa da Ações Falha da Falha Falha Recomendadas Freqüência Da Tarefa Detecção Respons Freqüên Prazo Conseq. Risco BA-101 Bombear Entupimento Nenhuma ou Sujeira 3 4 3 36 Instalar filtro na Proje- Única dez Bomba produto sucção baixa vazao na linha sucção da bomba to 2002 c/ vazão mín. de 45 m3/h E pressão mínima de 4,0 Kgf/cm2 Desgaste Baixa vazão Abrasão 2 3 2 12 Acompanhamento Oper Turno Imed do rotor e pressão natural vazào e pressão Falha do Parada da 1.Vida útil 2 3 4 24 . Análise vibração Pred mens Imed rolamento bomba c/ 2. Falha de 2 3 4 24 . Procedimento Manut Única Set perda de montagem de montagem 2002 produçào 3. Falha de lubrificação a. Baixo 2 3 3 18 . Verificação Oper Diária Set Nível Nível 2002 b. Degra- 2 3 3 18 . Subst. por óleo Lubr único set dação óleo sintético 2002 c. Conta- 2 3 3 18 . Análise óleo Lubr Mens Imed minação . Utilização vedador mancal Manut Única Dez 2002

23. RCFA - Root Cause Failure Analysis • Root Cause Failure Analysis – Análise da Causa Raiz da Falha – RCFA é uma investigação estruturada que ajuda a identificar a verdadeira causa do problema, e as ações necessárias para eliminá-la. • Temos 2 abordagens: • ANÁLISE APÓS A FALHA: A falha é analisada com profundidade, levantado todas as hipóteses, as hipóteses são verificadas, confirmadas as causas mais prováveis e tomadas ações para evitar a recorrência. A ação é pontual, e deverá eliminar a causa raiz da falha para este evento. • ANÁLISE SISTÊMICA: As falhas do sistema são analisadas sistemicamente, e tomada de ações estruturadas para diminuição dos modos de falha com a aplicação de melhores práticas. Podemos analisar as falhas em equipamentos rotativos e definir a melhor política de manutenção para esta família de equipamentos.

24. RCFA - Root Cause Failure Analysis • RCFA -ANÁLISE DA CAUSA RAIZ DA FALHA “A Análise da Causa Raiz da Falha é uma investigação estruturada que busca identificar a verdadeira causa do problema ou da falha, e as ações necessárias para eliminá-la” Problema Visível Sintoma Causa de Primeiro Nível Causa de Nível Mais Alto Causa Raiz

25. RCFA - Root Cause Failure Analysis Causa • RELAÇÃO DE CAUSA E EFEITO Fonte de Ignição Efeito Causado por Explosão Material Inflamável Oxigênio

26. Análise de Falhas • Pareto de Falhas: Bomba

27. ESTRUTURA DA ÁRVORE DE FALHA 1. Descreva o Evento da Falha2. Descreva os Modos de Falha3. Hipóteses4. Verificação das Hipóteses5. Determine as Causas Raízes Físicas6. Determine as Causas Raízes Humanas7. Determine as Causas Raízes Latentes

28. Análise “Porque-Porque” Causa Modo Falha Causa Modo Falha Modo Falha Causa Exemplo: O pistão não opera. Porque? Resposta Ação Porque o pistão não opera? A válvula travou Revisar a válvula Porque a válvula travou? O óleo estava sujo Filtrar o óleo Porque o óleo está sujo? Sujeira entra no tanque Evite entrada sujeira Fornecimento óleo contaminado Aquisição óleo limpo Partículas de desgaste Instalar filtro absoluto Porque a sujeira entra? Entra pelo respiro Instale filtro respiro

29. Análise “Porque-Porque” 1o. Porque? 2o. Porque? 3o. Porque? 4o. Porque? 5o. Porque? Ação Porque a Porque não há Porque a bomba Porque o eixo Porque o rola- . Substituir temperatura vazão de água parou. travou. mento quebrou. rolamento. do reator de resfriamento. (reativo) aumentou? Porque houve Porque o óleo Porque o selo Porque havia Porque conjunto . Trocar óleo falha de lu- foi contamina- mecânico da alto nível de moto-bomba . Alinhar com brificação. do com água. bomba quebrou. vibração. estava desa- relóg. comp. linhado. (reativo) Porque não há Porque a bomba Porque não se . Instalar veda- procedimento não tem vedador detectou o alto dor de mancal alinhamento. de mancal. nível vibração. . Alinhamento a laser. Porque o aco- Porque o aco- Porque não há . Check list plamento não plamento é check list operacional e compensa o muito rígido. operacional e anál. vibração desalinhamento. análise vibração . Substituir acoplamento.

30. Método de Análise e Solução de Falhas PDCA Passo Objetivo 1. Identificação da falha . Levantamento dos modos de falha e suas conseqüências. 2. Observação . Analisar a falha para estudar as suas causas. 3. Análise . Descobrir as causas raiz da falha. 4. Plano de Ação . Planejamento ações p/ eliminar causa raiz. 5. Ação . Eliminar a causa raiz da falha. 6. Verificação . Verificar se a ação foi efetiva. 7. Padronização . Prevenir a recorrência da falha. 8. Conclusão . Levantamento dos resultados alcançados e replicação horizontal da melhoria.

31. MCC - Manutenção Centrada em Confiabilidade • INTRODUÇÃO • Reliability-Centred Maintenance - Stanley Nowlan & Howard Heap - United Airlines - DEZ/78 • Indústria aeronáutica: década de 60, altos custos de manutenção • RCMII - John Moubray – 1991 • RCM – Smith – 1993 • MCC • Consideração sistemática funções sistema, modos falha e critérios priorização para definição de uma Política de Manutenção.

32. Análise de Falhas MCC - Falhas em Aeronaves 4 % A 2 % B C 5 % D 7 % E 14 % F 68 %

33. CONSEQÜÊNCIAS CONSEQÜÊNCIAS CONSEQÜÊNCIAS FALHA OCULTA SEGURANÇA E MEIO OPERACIONAIS NÃO AMBIENTE OPERACIONAIS Nenhuma Manutenção Programada Reprojeto deve ser justificado DIAGRAMA MCC SIMPLIFICADO Adaptação Moubray e Nowlan & Heap Não Não Não Falha é oculta? Segurança ou Produção ou (Não é evidente Meio Ambiente Qualidadepara o operador ) ConseqüênciasNão Operacionais Sim Sim Sim F1: FILTRO DETECTIVO Tarefas de Detecção de Falhas Ocultas Tarefa Sim Detectiva Não Tarefa Sim Detectiva Não Tarefa Sim Detectiva Não F2: FILTRO PREDITIVO Tarefas de Manutenção sob Condição Tarefa sob Sim Condição Não Tarefa SimPreditiva Não Tarefa SimPreditiva Não Tarefa SimPreditiva Não ANÁLISE DA CAUSA RAIZ DA FALHA Elimine as Causa s Raiz da Falha. TAXA DE FALHA/RISCO É ACEITÁVEL?Se não: reprojeto. F3: FILTRO PREVENTIVO Tarefa Preventiva de Recuperação ou de Descarte Tarefa Sim Preventiva Não Reprojeto Mandatório Tarefa Sim Preventiva Não Tarefa Sim Preventiva Não

34. MCC - Manutenção Centrada em Confiabilidade PLAN-A Processo: Transfer. Propano Planilha No.: 01A Coord: Nagao Data:Planilha de Sistema: Bombeamento Revisão: 0 Equipe: 21/03/2000Análise Equipamento: Bomba BA01 Folha: 1/3MCC Descrição do Ítem: O sistema de transferência do Propano consiste em transferir o propano do reservatório de propano mantido a - 45o C 50 cm H20 para o reservatório intermediário a 15 km. Ele é bombeado e aquecido por um sistema de trocador de glicol para evitar temperaturas criogênicas na tubulação transferência. FUNÇÃO FALHA FUNCIONAL MODO FALHA CONSEQÜÊNCIA DA FALHADescrição S MA O I Bombear A Nenhuma Vazão 1 Falha Sistema Não bombeamento N N S Propano com Acionam. Elétrico propano. vazão mín. a) Falta energia Não preenchimento N N S 25 t/h e b) Curto cabo reservatório pressão aliment. Elétr. Imtermediário mínima de c) Falha Caixa Falta produto N N S 20 bar. Conexão no cliente. d) Queima fusível e) Atuação Relé Proteção f) Curto Painel 2 Falha no Motor Idem acima N N S a) Queima estator 1. Sobrecarga a. excesso partida. b. Sub dimens. 2. Verniz Envelhecido. b) Quebra barra rotor

35. MCC - Manutenção Centrada em Confiabilidade PLAN-BPlanilha de Processo:Transfer. Propano Planilha No.: 01B Coord: Nagao Data: Decisão MCC Equipamento: Bomba - BA01 Folha:01/03 Referência Informação Tarefa Proposta Freqüência Respon- da sável F FF MF Tarefa Preventiva Reprojeto Freqüência Falha Preditiva Detectiva Risco Conseq. I A 1a N N N N 1 8 8 Falta energia elétrica - Será analisada a parte. 1b N S N N 1 8 8 Verificar condição cabo. Sem. Elét. 1c N S N N 1 8 8 Verificar condição caixa. Anual Elétr. 1d N N N N 1 8 8 Queima fusível - se aleatória. Nada fazer. N N N S 5 8 40 Se mal dimensionamento Ação Elétr. redimensionar/substituir única 1e N N N N 2 8 16 Se fora calibração, Ação Elétr. recalibrar. corretiva N N S N 2 8 16 Verificar calibração Anual Elétr. 1f N S N N 3 8 24 Termografia Semestral Elétr. Infrared Mensal

36. World Class Reliability - New Approach World Class Reliability Visão, Missão, Metas e Ações Maintenance Best Practices and Tools: • Processos • Sistemas • Equipamentos • Ferramentas • FEMEA/RCFA Planejamento Estratégico Indicadores Performance Formação Treinamento Planejamento Implementação Priorização Implementação Sistemas e Processos Equipamentos e Sistemas Padrão Implementação Piloto Resultados Alcançados Replicação e Modularização Wide Plant Reliability Lançamento Programa Marketing e Divulgação

37. Análise de Falhas – FMEA e RCFA • CONCLUSÃO • Menos discurso, mais ação: resultados • Engajamento alta administração e continuidade propósito: colher resultados • Velocidade mudança: contágio • Foco poucos vitais: priorização • Definir Políticas e Metodologias a aplicar • Sucesso: depende pessoas • Preparar profissionais: preparar área para os desafios de amanhã

38. EXCELLENCE CONSULTING & SERVICES • AGRADECIMENTOS • Muito obrigado pela atenção de todos!!!! • Consultoria: • Análise, Diagnóstico e Propostas de Melhoria Manutenção Industrial • Planejamento Estratégico • 5 S • TPM: Manutenção Produtiva Total • World Class Maintenance: Workshop & Coaching • RCM: Manutenção Centrada em Confiabilidade • Planejamento e Engenharia Manutenção • Manutenção Preditiva • Animação Grupo Discussão: Família Manutenção

39. EXCELLENCE CONSULTING & SERVICES • CONTATOS • Excellence Consulting & Services • Sergio Kimimassa NAGAO • Tel/Fax: (019) 3213 8100 - Campinas • Celular: (019) 9601 5271 • E-Mail: sergio.nagao@uol.com.br • http://www.excellenceconsult.com.br • http://www.excellencelub.com.br