Curva P-F: como seu entendimento pode contribuir para a manutenção

Curva P-F: como seu entendimento pode contribuir para a manutenção

A curva P-F  é tipicamente usada na  análise de confiabilidade dos ativos monitorados, com base nos conceitos do RCM (Manutenção Centrada na Confiabilidade ou, do inglês, “Reliability Centered Maintenance”).

Falhas de ativos não são eventos, mas sim processos de degradação. Por meio da curva P-F, busca-se representar a condição de um equipamento ou componente ao longo do tempo, o que possibilita identificar estes processos e agir proativamente para evitar a falha, como mostra a figura abaixo. O eixo horizontal (X) da Curva P-F representa o tempo de serviço ou operação de um ativo ou componente de ativos. O eixo vertical (Y) representa a resistência à falha ou, em alguns casos, à performance do ativo.

Na curva P-F, o desempenho ou condição de um ativo declina ao longo do tempo, levando a falha funcional (isto é, perda de função para a qual se destinava). Desta forma, o objetivo da Curva P-F é determinar o intervalo P-F. Ou seja, o intervalo entre a Falha Potencial e a Falha Funcional. Para fomento da curva P-F, são utilizadas técnicas de manutenção preditiva e sensitiva que avaliam a condição da máquina, dando maior efetividade às previsões de custo de reparo de cada estágio da vida útil do equipamento. Portanto, outra aplicação prática desta curva é justificar a importância destas técnicas de manutenção ao longo do ciclo de vida útil de um equipamento ou componente.

Desta forma, existe muito valor no entendimento da curva P-F e nas atividades associadas a ela, pois o único jeito de prevenir a falha de um equipamento é priorizar ações para mitigar o P. Uma falha potencial é uma condição que indica se a falha funcional está na iminência de ocorrer ou até mesmo em ocorrência. Em outras palavras, a falha potencial é a forma que a falha se apresenta no equipamento, e pode-se dizer que Falha Potencial é a mesma coisa que modo de Falha. Se uma falha potencial é detectada entre o ponto P e o ponto F, é possível tomar ações para prevenir as consequências da falha funcional.

Exemplos de Falhas Potenciais em bombas, sopradores, compressores e turbinas:

  • Elevação nos níveis de temperatura dos rolamentos;
  • Elevação nos níveis de vibração;
  • Queda na vazão;
  • Queda na pressão;
  • Elevação nos níveis de ruído.

Exemplos de Falhas Funcionais em bombas, sopradores, compressores e turbinas:

  • Eixo travado ou sem transmissão de torque (rolamento quebrado);
  • Perda total de pressão e vazão;
  • Quebra de selo mecânico;
  • Impelidor/rotor não pressuriza o fluido.

Para que a aplicação das técnicas preventiva e preditiva seja bem sucedida, é necessário estudar o intervalo entre o ponto de falha latente, ou seja, estado a partir do qual é possível a detecção de algum parâmetro que indique a proximidade de uma falha, e o ponto de falha funcional propriamente dito. Esse intervalo é fundamental para determinação da frequência adequada para as inspeções. Uma vez que se deseja detectar uma falha latente antes da concretização da falha funcional, então a periodicidade das inspeções deve ser menor que o intervalo P-F.

Em termos de preditiva, como mostrado na curvas, diferentes abordagens podem ser adotadas e o cruzamento de informações de diferentes técnicas é essencial para diagnósticos e prognósticos otimizados. Medições por ultrassom, inspeção de óleo, termografia e vibração são geralmente utilizados no intervalo de tempo entre a ocorrência da falha potencial até a falha funcional. Com relação à preventiva, o uso de tarefas periódicas direcionadas por meio de checklist e reconhecimento de mudança na condição da máquina por percepção sensorial são essenciais. Desta forma, a confiabilidade do sistema na região P-F  dependerá do bom uso das técnicas e tarefas associadas à preditiva e preventiva.

Note que só será possível tomar ação significativa dependendo da rapidez da evolução de uma falha potencial por isso é importante conhecer a máquina que está sendo monitorada e seu histórico de manutenção (se houver). Seguindo a Figura A, tarefas sob condição ou tarefas direcionadas são chamadas assim porque os itens que são inspecionados são deixados em serviço sob condição para que continuem a desenvolver os padrões de desempenho desejado. Esta é uma das prerrogativas da manutenção preditiva. Tarefas direcionadas exigem checar falhas potenciais de modo que a ação pode ser tomada para prevenir a falha funcional ou evitar a sua consequência. Neste caso, outros processos como a análise de causa raiz de falha (RCFA, ou Root Cause Failure Analysis, do inglês) e análise de modo e efeito de falha (FMEA, ou  Failure Mode and Effects Analysis, do inglês) podem ser utilizados para agilizar os diagnósticos.

Em termos da manutenção proativa, a detecção precoce de falha potencial, portanto dentro do período hábil na curva P-F, resulta em:

  • Menos ações de manutenção não-planejada;
  • Menos custos de reparo;
  • Mais tempo de disponibilidade de ativos;
  • Maior confiabilidade para componentes, máquinas e seus processos.

Além disso, entre as vantagens nas avaliações, indicadores e relatórios da manutenção estão:

  • Descrição da falha potencial e medidas para intervenção de manutenção;
  • Descrições de razões para a falha, o que implica em manutenção proativa baseada em informações assertivas;
  • Evita condições com alta carga (overload) quando possível;
  • Define alterações necessárias para evitar carga adicional.

Portanto, com entendimento claro da curva P-F é possível determinar intervalos das ações preventivas e preditivas, para que essas possam ser realizadas nos momentos exatos: o mais próximo possível da falha potencial e o mais distante possível da falha funcional. Isso implica em trazer grandes vantagens para a confiabilidade de ativos. Se uma empresa conseguir descobrir o intervalo PF de seus ativos, ela já deu o primeiro passo para trabalhar com índice de quebra zero.

Embora as atividades que impedem falhas e estendem o intervalo P-F frequentemente não recebam a atenção que merecem, esses esforços provavelmente produzem o melhor retorno sobre o investimento para as empresas. Com ações baseadas em análises da preditiva (análise de vibração, temperatura e contaminantes no lubrificante, por exemplo) e correlacionadas entre si, a causa de falhas potenciais podem ser encontrada. Com isso, as falhas funcionais serão mitigadas e a vida útil dos ativos pode ser continuamente estendida. Se as empresas passam a seguir esse entendimento no processo de aprendizagem baseado nas análises da preditiva, isso implicará em uma extensão do ciclo de vida útil do ativo. A figura abaixo representa esquematicamente na curva P-F como as técnicas da preditivas em diversos níveis de acuracidade e aplicabilidade ajudam a aumentar o tempo de vida útil de ativos.



Figura B – Curva P-F com aplicação de ações da preditiva (à esquerda) e implicações de ações corretivas na extensão da vida útil do ativo (à direita)


Uma boa solução para ser aplicada no intervalo P-F é o DynaPredict que oferece o monitoramento contínuo de vibração e temperatura de máquinas e componentes e auxilia na detecção de falhas potenciais e estágios iniciais de falhas funcionais, auxiliando a adotar medidas de manutenção e garantir otimização da vida útil do equipamento.