julho 14 2021 0Comment

Análise da Árvore de Falhas (FTA – Fault Tree Analysis) – Aplicação na Gestão da Manutenção

Esse texto vislumbra realizar uma explanação sobre a Análise da Árvore de Falhas (FTA), utilizada como metodologia que possibilita a interpretação de eventos para evidenciar falhas básicas que estão abrigadas por "trás" do que é aparente. Porém, antes de entrarmos na análise da metodologia da Análise da Árvore de Falhas (FTA), é preciso primeiro contextualizar sobre O QUE SÃO AS FALHAS?

 

Por isso, iremos partir dos conceitos mais básicos sobre a falha, até que possamos realizar a Análise da Árvore de Falhas (FTA).

 

O Comportamento das Falhas e a Análise da Árvore de Falhas (FTA)

 

As falhas, na gestão de ativos, podem ser entendidas como eventos que suspendem a capacidade de um ativo (ou de um sistema de composto por diversos ativos) de desempenhar as funções que a ele competem.

 

Esses ativos são responsáveis por cumprir importantes papéis em um processo produtivo, seja na própria produção e beneficiamento de produtos, ou na garantia de funções secundárias como qualidade, bem estar e segurança, dentre outras.

 

Logo, com base nessa premissa, podemos exemplificar esse fato de uma maneira muito simples.

 

Em uma indústria onde existe um sistema de bombeamento, responsável por transportar um fluido qualquer de um “tanque 1” para um “tanque 2”, a uma vazão de pelo menos 800 litros por minutos, o que claramente evidencia com detalhes a sua função no processo, podemos dizer que esse sistema apresenta uma falha, quando por qualquer motivo que seja, deixa de cumprir esse papel momentaneamente.

 

Nesse exemplo, é possível evidenciar duas possíveis falhas com muita clareza:

 

1 - O sistema não consegue transportar nenhum líquido do tanque 1 para o tanque 2.

2 - O sistema consegue transportar líquido do tanque 1 para o tanque 2, porém, com uma vazão menor que 800 litros por minuto.

Com isso, fica claro o tamanho do impacto que as falhas podem causar em um processo produtivo. Imagine se esses 800 litros de líquido sejam utilizados para processar garrafas de suco de uva, por exemplo. Caso haja a suspensão da capacidade desse sistema de desempenhar sua função, podemos entender que a cada minuto, 800 litros de suco a menos serão processados pela companhia. Qual seria o tamanho do impacto se essa indústria vendesse cada litro de suco por R$3,00 e ficasse parada por 3 horas devido a essa falha? Grosseiramente, podemos dizer que a empresa teria um prejuízo na grandeza de meio milhão de reais.

 

Independente do tamanho do prejuízo, fato é que se as falhas ocorrerem sem devida gestão, a organização tem muito a perder, principalmente quando essa ocorrência se dá em sistemas indispensáveis. Por isso, gerenciar falhas é um dos fundamentos mais importantes da gestão da manutenção.

 

Um dos conceitos fundamentais que permitem essa gerência, é o de que as falhas são eventos estruturados “em camadas”. Isso quer dizer que por trás de um evento como “Incapaz de transportar qualquer líquido do tanque  para o tanque 2”, existem diferentes níveis de modos de falhas possíveis, até que possamos encontrar as falhas básicas que acometem esse sistema, e motivam a ocorrência do evento principal.

 

A gerência das falhas consiste em evidenciar essas falhas básicas para poder preveni-las de maneira eficiente, e é justamente para isso que utilizamos a Análise da Árvore de Falhas (FTA).

 

Utilizando a Análise da Árvore de Falhas (FTA)

 

A Análise de Árvore de Falhas (FTA), que tem sua sigla originada de seu nome em inglês, Fault Tree Analysis, é um diagrama que vislumbra nortear a análise integral de um evento de falha, desde o seu evento de topo (efeito principal percebido em um processo), até os modos mais básicos de falha que podem ter levado esse evento a ocorrer.

 

Se trata de uma análise Top-Down (de cima para baixo), onde a cada nível que se desce, se obtém um aprofundamento maior quanto às origens deste evento de topo percebido. No caso do nosso exemplo, podemos dizer que o evento de topo seria o mesmo que a falha funcional evidenciada (Incapaz de transportar água).

 

Este evento de topo, não requer análise para ser evidenciado, afinal de contas, todos podem ver que a água não está sendo transportada. Contudo, quais as possíveis falhas básicas que podem levar a essa falha funcional? Quais as partes do sistema que podem falhar e qual a sequência lógica desses eventos para que o evento de topo venha a se desencadear? 

 

A Análise da Árvore de Falhas (FTA)  tem por objetivo justamente responder a esses questionamentos.

 

Através de uma construção realizada com símbolos previamente definidos, é possível desdobrar o evento e chegar a diversas constatações, em relação aos modos de falha básicos de um evento, a sua relação e interdependência.

 

Vamos a isso.

 

Construindo uma Análise de Árvore de Falhas (FTA)

 

Antes de iniciarmos a construção de uma Análise de Árvore de Falhas (FTA), é necessário entender um pouco qual a função de cada um dos símbolos que compõem esse método. O emprego de cada sinal gráfico irá diferenciar as observações a serem realizadas na análise.

 

Vejamos os principais símbolos utilizados na Análise da Árvore de Falhas:

Uma ressalva importante a ser feita é quanto aos símbolos que descrevem bifurcações de “E” e “OU”. Até que os eventos representados pelos retângulos possam ser desdobrados em eventos básicos, representados pelos círculos, alguns pontos de decisão e escolha precisam ser marcados com esses símbolos em questão (OU e E) para que seja possível entender a relação entre os eventos.

 

Eventos bifurcados pelo símbolo “E” - Nesse caso, quer dizer que para que o evento de saída ocorra (Evento de topo), todos os eventos de entrada (abaixo dele) precisam ter ocorrido simultaneamente.

 

Eventos bifurcados pelo símbolo “OU” - Nesse caso, quer dizer que para que o evento de saída ocorra, pelo menos um dos eventos de entrada precisa ter ocorrido.

 

Com base nessa premissa, podemos montar a Análise da Árvore de Falha (FTA), em um primeiro momento, para entender como cada um dos elementos que compõem o sistema podem falhar, e também como esses itens dão suporte às funções um do outro. 

 

Retomando o sistema que precisa transportar o fluido do tanque 1 para o tanque 2, observemos como esse sistema está configurado:

No esquema, temos um quadro elétrico que alimenta dois conjuntos de bombeamento compostos por motor e bomba, e o líquido é transportado do tanque 1 para o tanque 2 através de tubulações. Para iniciar a construção da análise de árvore de falhas iremos começar pelo evento de topo “Sistema de Bombeamento Falha”, e a partir daí iremos levantar todas os modos de falha possíveis para entender quais os itens que podem comprometer o desempenho dessa função e como estão relacionados.

A partir do evento básico, é possível evidenciar que podemos ter uma falha na alimentação elétrica, e caso isso ocorra, todo o sistema irá consequentemente falhar em desempenhar sua função. Podemos notar que em relação às tubulações, temos a mesma situação, se houver por exemplo um rompimento das ligações ou uma obstrução, todo o sistema irá consequentemente falhar.

 

Já no caso dos conjuntos de bombeamento, esses precisam falhar simultaneamente para que o sistema também falhe, já que um funciona como redundância para o outro. Caso apenas um dos dois conjuntos falhe, o outro pode assumir a função sozinho, logo o sistema não apresentará o evento de topo. 

 

Para facilitar esse entendimento, podemos desenhar a partir da Análise da Árvore de Falhas, um diagrama de blocos que demonstre esse sistema.

Veja como fica claro os itens que funcionam em paralelo e em série, tudo graças ao desdobramento do evento possibilitado pela Análise da Árvore de Falhas (FTA).

 

A metodologia pode ser também utilizada para entender os modos de falha que são responsáveis por falhas funcionais em ativos. Veja um exemplo de uma Análise de Árvore de Falha (FTA) utilizada para entender o evento de um motor elétrico que não parte. Para esse exemplo, as falhas básicas não representam mais itens, e sim os próprios modos de falha que podem acontecer em relação à falha funcional apresentada.

Conclusão

 

A Análise da Árvore de Falhas (FTA) assim como outras metodologias, demonstra seu valor e contribuição à gestão da manutenção, no sentido em que possibilita a análise integral de um evento e desdobramento até que haja compreensão sobre causas básicas que levam a eventos complexos.

 

Apesar de ser uma ferramenta estática, que não trabalha com a probabilidade de ocorrência de cada um dos eventos básicos, ainda pode ser utilizada com segurança devido ao grande poder dedutivo e facilidade que gera a profissionais que precisam entender melhor os processos produtivos onde os ativos estão inseridos.

 

A utilização da Análise da Árvore de Falhas (FTA) não dispensa o uso de outras ferramentas mais elaboradas como o FMEA (Análise dos Modos e Efeitos de Falha) por exemplo, muito pelo contrário. Utilizando os métodos aliados, a probabilidade de se obter resultados mais assertivos cresce exponencialmente.

Sobre o Autor

ciclo pdca

Autor do livro Manutenção Centrada em Qualidade, Danilo Romão, atua como gestor de indústria, principalmente na área de qualidade, desde 2012. Durante esse período, liderou diversos projetos de implantação e manutenção de sistemas de gestão de qualidade para obtenção de certificação ISO9001 e em portarias de comércio de eletrônicos, emitidas pelo INMETRO.

Há 5 anos, auxilia diversas empresas de pequeno porte, principalmente do ramo de automação residencial, a gerir melhor os seus processos, controlar sua contabilidade e aumentar a sua produtividade. Desde 2018, ocupa o cargo de gerente operacional da ENGETELES, realizando consultorias a grandes indústrias de diversos seguimentos, dando palestras, publicando artigos e ministrando cursos de capacitação profissional em diversas áreas da gestão de manutenção industrial.

 

daniloromao