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SEGURANÇA DE PROCESSOS

Estudos de Confiabilidade para Equipamentos e Instalações

Confiabilidade pode ser definida como: “a probabilidade de que um determinado item (componente, equipamento ou sistema) desempenhe com sucesso a sua função durante um certo período de tempo e sob condições específicas”. Logicamente a probabilidade de sucesso irá mudar com o tempo. Para muitos equipamentos, entretanto, o comportamento da confiabilidade pode ser representado pela curva abaixo, também conhecida como “curva da banheira”. As 3 fases da curva representam: (a) infância, quando os componentes fora do padrão e problemas de fabricação são eliminados; (b) vida útil, quando as falhas são relativamente infrequentes e distribuídas aleatoriamente com o tempo; (c) desgaste, quando o equipamento já está fora da sua especificação de projeto e requer substituição.

 

 

Em muitas análises de confiabilidade a hipótese inicial é que todos os equipamentos operam na fase de vida útil, quando a taxa de falha é praticamente constante. Num estágio posterior podemos considerar os efeitos de características de falhas diferentes (ex.: dependente do tempo) para os sub-sistemas identificados como críticos para a operação.

Para equipamentos operando na fase da vida útil a probabilidade de sucesso (confiabilidade) num período de tempo t pode ser representado pela simples expressão:

onde e é a base dos logarítmos naturais, λ é a taxa de falha do equipamento e t é o intervalo de tempo. Seu complemento, a probabilidade de falha no intervalo de tempo t é :

Estas expressões referem-se a sistemas que são considerados irreparáveis após falha. Para sistemas reparáveis a confiabilidade é definida pela disponibilidade do equipamento em regime permanente:

A = tempo médio em funcionamento / tempo total = MTTF / (MTTF+MTTR)

onde MTTF é o tempo médio para falha ou tempo em funcionamento (= 1/λ) e MTTR é o tempo médio para reparo.

Taxas de falha podem ser determinadas para componentes individuais tais como lâmpadas, válvulas, sensores, chaves e outros. A variação na resistência de materiais pode ser determinadas por ensaios físicos. Todo sistema ou estrutura grande é composto de componentes básicos. Se a confiabilidade dos componentes básicos é conhecida então a confiabilide de todo o sistema ou estrutura pode ser prevista.

A grande diferença da teoria da confiabilidade é que ela admite a possibilidade de falha e estima uma probabilidade, enquanto a velha abordagem baseada no fator de segurança não. É verdadeiro que se um fator de segurança é aumentado saberemos que a falha será menos provável, mas não teremos nenhuma idéia de quanto menos.

O custo total de um determinado empreendimento é o custo do projeto, mais o custo do risco, mais o custo de manutenção, mais o custo de reparos, etc…. Um empreendimento com uma concepção de baixa confiabilidade não vale a pena porque o risco é muito alto. Na verdade, parece haver um nível de confiabilidade e segurança economicamente ótimo. Entretanto, isto é enganoso. A confiabilidade e a probabilidade de falha são previstos através de modelos; e com certeza, os modelos não refletem a realidade com precisão e a extensão do erro envolvido é incerta. Diante desta incerteza há uma tendência a ser conservador e mover-se na direção aos níveis mais altos de confiabilidade. Isto é o mesmo que selecionar fatores de segurança maiores quando há desconhecimento sobre como uma estrutura ou sistema irá comportar-se. A penalidade para este desconhecimento é um aumento substancial no custo. Isto é muito relevante para estruturas sensíveis ao peso como, plataformas de petróleo e aviões. Para aumentar a resistência, o peso aumenta. Para mantê-lo no ar os motores do avião devem ser maiores e mais combustível precisa ser carregado. Isto aumenta o peso, e logo este ciclo vicioso reduz tanto o número de passageiros que podem ser carregados que todo o projeto torna-se anti-econômico.