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Ensaios acelerados – Abordagem resumida

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Kaio Majewski Monteiro – Engenheiro de Confiabilidade

O campo da Engenharia da Confiabilidade é extremamente amplo e existem diferentes áreas de estudos. Uma delas é a de ensaios acelerados, mas especificamente a análise de confiabilidade em diferentes condições de uso e estresse.

Este estudo pode ser aplicado em itens no campo, assim como em itens em desenvolvimento. Para os itens em campo, podemos determinar a confiabilidade em diferentes condições de uso e operação. Para os itens em desenvolvimento, pode-se estimar a confiabilidade de produtos a partir de ensaios acelerados de bancada.

O estudo da confiabilidade para diferentes condições de uso teve sua origem no desenvolvimento de produtos, em que o objetivo era estimar a confiabilidade de novos produtos, a partir de ensaios acelerados de bancada. Desse momento, nasceu a teoria do Quantitative Accelerated Life Test.

Mas que tal entender a diferença entre ensaios qualitativos e quantitativos? Ensaios qualitativos são HALT (Highly Accelerated Limit Test) ou HASS (Highly Accelerated Stress Screening), teste da tortura e teste de durabilidade. Esses testes permitem o aumento da confiabilidade pela identificação dos modos de falha potenciais. Entretanto, não se determina a confiabilidade através desses testes. Por exemplo, nos testes de durabilidade, o item é colocado para operar e, se ele terminar o teste sem falhar, ele é aprovado, mas não se calcula a confiabilidade com ele.

No ensaio qualitativo, o item é submetido a um alto estresse para provocar sua falha. Nesses testes, o objetivo é conhecer o limite máximo do projeto e seus pontos fracos, e o modo de falha em bancada não é necessariamente o mesmo do visto em campo.

Contudo, no ensaio quantitativo (QALT), a confiabilidade do produto é encontrada através de ensaios acelerados de bancada, e o modo de falha observado no ensaio deve ser o mesmo que o observado na condição normal de uso. O estresse deve ser quantificável e possível de controlar.

Possibilitando validar quantitativamente a relação entre bancada e campo. Os itens de estresse, como temperatura, vibração, unidade, tensão elétrica, pressão, rotação RPM, frequência de uso, carga e outros podem ser controlados.

No exemplo acima, submete-se um componente (eixo, motor, bomba, mouse, computador, lâmpada, outros) a três diferentes valores de um mesmo tipo de estresse, temperaturas diferentes, vibrações diferentes, energia de ativação, entre outros. Após registrar as falhas em diferentes condições de estresse, projeta-se a vida desse equipamento para condição desejada de uso.

Na figura abaixo, demonstra-se o comportamento do equipamento ao longo do tempo. Determinado equipamento tem 38% de probabilidade de falhar em 20.000 horas.

Após extrapolar os dados de ensaios, pode-se estimar a confiabilidade x tempo, para o componente, como observado na figura acima de probabilidade de falha x tempo.

A metodologia QALT está fundamentada no princípio que a física da falha pode ser indicada através de uma relação de vida x estresse, em outras palavras: quanto maior for o estresse do item menor será sua vida.

Importante ressaltar que o estresse deve estar acima das especificações de projeto e abaixo da zona de destruição.

Como desvantagem, os testes precisam ser conduzidos de uma forma controlada e recomenda-se conhecer a física da falha. Existem muitos outros parâmetros e linhas de estudo, mas é necessário ter essas análises conduzidas de forma adequada e com profissional específico.

Com certeza os ensaios acelerados podem proporcionar um aumento de segurança e confiabilidade para os equipamentos.

Autor:

Kaio Majewski Monteiro: Atua como Engenheiro de Confiabilidade no Escritório de Projetos (PMO). Tem formação em Engenharia Mecânica, mestrando em Metalurgia de Materiais, é especialista em Processos de Confiabilidade e Gestão de Ativos (Consultoria). Tem formação Six Sigma – Green Belt & Lean Manufacturing, além de possuir experiência em diversos segmentos de mercado.

Confiabilidade e Desenvolvimento de Produtos

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No desenvolvimento de um produto existe a fase de conceito, projeto, desenvolvimento, produção e pós-venda, este artigo demonstra algumas metodologias e benefícios durante o Desgin For Reliability (DFR).

Na fase conceitual, se estabelece a confiabilidade para o projeto novo. Analisando o que já é utilizado em campo através de LDA (Life Data Analisys) e com aplicação do DFMEA (FMEA de projeto), sendo este utilizado como ferramenta viva. Nesta fase, deve ocorrer também a definição das condições de operação, ou seja, definir a confiabilidade do novo produto atrelando ao tempo de utilização. Portanto, os benefícios dessa fase são a determinação da especificação de confiabilidade, priorização dos itens críticos para os testes de confiabilidade e a definição da relação entre confiabilidade e as condições de uso pelo cliente.

Na fase de projeto, a confiabilidade é “desdobrada” para subsistemas e componentes até o LRU (Lowest Replace Unit), neste ponto ocorre o planejamento da estratégia de crescimento da confiabilidade (RGA).  Portanto, ocorre a determinação da confiabilidade a nível de componente e definição da estratégia de crescimento da confiabilidade durante as fases de desenvolvimento, neste ponto, define-se os requisitos de confiabilidade para os fornecedores.

Durante a fase de desenvolvimento, são aplicadas teorias quantitativas e qualitativas. O teste acelerado de vida (ALT), teste de tortura e teste do elefante onde o produto é estressado acima dos níveis de projeto, com objetivo de obter informações sobre a falha ou modo de falha. Estes tipos de testes não especificam a confiabilidade do produto, mas identificam os pontos de melhoria.

No ensaio acelerado de vida quantitativo (QALT), o produto é testado além dos níveis de especificação, mas dentro do limite de projeto. A amostra é testada até a falha em condições aceleradas de stress e através dessa análise conseguimos avaliar a confiabilidade para diferentes condições de uso.

O delineamento de experimentos (DOE) avalia quais variáveis de stress realmente reduzem a vida do produto, isso pode apoiar os testes acelerados, podendo torná-los mais simples e baratos. A análise de degradação, por exemplo é onde ocorre a medição de degradação em diferentes tempos de teste, portanto é possível projetar a falha do item.

Contudo, a análise de dados de vida (LDA) auxilia na determinação da confiabilidade do item.

No nível de desenvolvimento, deve existir a garantia da confiabilidade do projeto conforme as metas definidas na fase de conceituação e definição da maturidade de projeto.

Na fase de produção ocorre a aplicação do PFMEA, que auxilia na redução do atraso no lançamento do produto, cumprimento prazos de Ramp-up e documentação do processo.

O ensaio de conformidade de confiabilidade (ECC) garante que a confiabilidade do produto vai ser mantida durante o processo produtivo. Esses ensaios possibilitam amostras de produção serem testadas para verificar se a confiabilidade está dentro das especificações, podendo aprovar o lote das produções sem ocorrências de falhas.

No Pós-vendas deve ocorrer uma boa gestão de falhas com análises e planos de ações, utilizando metodologia por exemplo FRACAS (FMEA, 5 porquês, Ishikawa, …). Realizar a análise de dados de garantia, permitindo que as previsões de retorno e garantia sejam precisas, permitindo o subsídio da estratégia de estoques de peças de reposição. Portanto, ocorre no pós-vendas o acompanhamento dos produtos em pré-série, acompanhamento dos produtos em garantia e pós garantia, definição da estratégia de itens sobressalentes e definição da estratégia para contratos de manutenção.

 

 

Sobre o autor:

Kaio Majewski Monteiro: Atua como Engenheiro de Confiabilidade no Escritório de Projetos (PMO). Tem formação em Engenharia Mecânica, Mestrando em Metalurgia de materiais, é especialista em processos de confiabilidade e Gestão de ativos (Consultoria). Tem formação Six Sigma – Green Belt & Lean Manufacturing, além de possuir experiência em diversos segmentos de mercado.

Conhecendo a confiabilidade Humana – parte 1

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Confiabilidade humana e seu impacto sobre a produtividade, segurança e qualidade dos processos.

Por: Kaio Majewski Monteiro
Engenheiro de confiabilidade da Qualidados Engenharia

A confiabilidade humana compreende diferentes perspectivas sobre o cérebro e sobre o corpo humano. De forma simplificada, podemos afirmar que o nosso cérebro comanda o sistema nervoso e, por isso, todas as decisões que tomamos passam por todo o nosso corpo até a sua realização esteja completa.

As doenças que atingem o sistema nervoso, no entanto, podem impactar seriamente em algumas decisões, principalmente em momentos de risco em ambientes industriais ou de rotina. Doenças como esquizofrenia, depressão, epilepsia, enxaqueca e acidente vascular cerebral, por exemplo, podem interromper pensamentos lógicos ou decisões a serem tomadas de forma ágil e assertiva.

Por isso, atletas de alta performance devem manter o corpo e a mente sempre em sintonia, pois eles se afetam de forma mútua. O cansaço físico, por exemplo, pode não permitir a correspondência ao que o cérebro impõe. E de forma oposta, o cansaço mental, pode prejudicar um movimento físico que antes foi traçado mentalmente.

Usualmente, alguns pontos são exaltados quando se fala de confiabilidade humana, como a transgressão, reações sensoriais e cognitivas, estresse, aprendizagem humana e outros.

As falhas humanas são classificadas como erros e transgressões e os mesmos em deslizes, enganos, transgressões intencionais e não intencionais:

Figura 1 – Falhas humanas e pontos de observação

O jeitinho brasileiro pode assumir diversas características, uma delas é a de falha humana. Por exemplo, imagine um operário recém-chegado em uma área industrial. Ele decide que o padrão que está descrito não é necessário, pois a experiência anterior já o qualificou para a tomada de decisão e caso ele não leia o padrão ninguém vai falar nada a respeito. Ou seja, está utilizando da esperteza de forma intencional para transgredir em sua ação.

Após a leitura dos escopos de definições das falhas humanas, é importante compreender que as atividades sensoriais cognitivas nos apoiam em tomadas de decisões.

Por exemplo, ao andar de motocicleta, entre carros.  No momento em que o motoqueiro deve ultrapassar um carro ele calcula as distâncias, velocidades, pensa na marcha engatada, tempo disponível para ultrapassagem e o que mais for necessário.

Para compreender melhor, veja o fluxograma abaixo. Nele, pode-se ver uma tomada de decisão baseada em questionamento sensorial, onde se percebe que o estímulo é a idéia de redução de tempo de viagem, a análise sensorial parte para a visão dos veículos a frente e em sentido oposto, assim como a velocidade. O processamento é a marcha que está engatada e o julgamento é saber se a ultrapassagem é possível. A ação fica por conta da decisão de ultrapassagem e a resposta por fim é acelerar e entrar na pista lateral.

Figura 2 – Exemplo de ação cognitiva

Em ambientes industriais constantemente temos que avaliar nossas decisões e fazemos este tipo de avaliação de forma intrínseca ao processo. Por vezes, é necessário a avaliação do desempenho humano por meio de ferramentas como fator de aprendizagem, índice de performance de atividades, índice de vigilância e work-sampling.

Silva (2003) menciona que das 247 causas de acidentes em refinaria de petróleo as falhas humanas são responsáveis por 21,86% delas.

Figura 3- Tabela de acidentes – Silva, 2003, p.81

A falha humana está presente em diversos estudos, como o mostrado na figura abaixo. Por isso, em “tempos de pandemia”, torna-se necessário cuidar da mente, tanto quanto se cuida do corpo. Os problemas e o cansaço mental podem impactar seriamente nossas vidas por meio de decisões mal tomadas.

Figura 4 – Estudos do erro humano na indústria de processos químicos: Magnitude dos problemas dos erros humanos.

E ao se falar de erros cotidianos, temos o exemplo ocorrido na costa da Itália: o naufrágio do Costa Concórdia, onde 32 pessoas morreram. O capitão tomou uma decisão não apoiada de navegar próximo a costa, onde colidiu com rochas. Nessa situação, o capitão também abandonou o barco antes de todos os 4200 passageiros serem resgatados, desobedecendo à ordem do superior e o padrão de segurança. Em resumo, foram perdidos ativos físicos, humanos, de informação, financeiros e intangíveis.

Figura 5–Naufrágio do Costa Concordia.

Portanto, onde a evolução industrial é crescente e essencial o acompanhamento do ser humano deve ser sempre tratado como fator primordial.

 

CENTER FOR CHEMICAL PROCESS SAFETY. Guidelines for preventinghumanerror in processsafety. New York: AICHE, 1994

SILVA, V. A. O planejamento de emergências em refinarias de petróleo brasileiras: um estudo dos planos de refinarias brasileiras e uma análise de acidentes em refinarias no mundo e a apresentação de uma proposta de relação de canários acidentais para planejamento. 2003. 158 f. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Gestão)–Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2003.

PALLEROSI, C.A; MANZZOLINI, B. P; MANZZOLINI, L.R. Confiabilidade humana: conceitos, análises, avaliação e desafios.

https://g1.globo.com/mundo/noticia/ex-capitao-do-costa-concordia-e-condenado-a-16-anos-de-prisao-na-italia.ghtml