Análise de falhas nas superfícies de alto desempenho para a estabilidade transversal de navios (robaletes)

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Aplicação sistêmica do modo de análise de falhas e efeitos (FMEA) para o desenvolvimento de indicadores de desempenho de empresas de pequeno porte

O setor florestal brasileiro emprega direta e indiretamente 6,5 milhões de pessoas, e, dessas, 2,5 milhões estão empregadas no subsetor de madeira processada mecanicamente. O parque industrial voltado à produção de madeira serrada dispõe de aproximadamente 10.000 unidades, predominando as empresas de pequeno porte, das quais 74,6% têm capacidade instalada menor que 10.000 m³/ano e 24,7% entre 10.000 e 30.000 m³/ano. As empresas de pequeno porte caracterizam-se por apresentar baixo nível tecnológico, mão de obra pouco especializada e dificuldade de estabelecer itens de controle que possibilitem o gerenciamento eficaz do processo produtivo. Considerando a importância socioeconômica e as dificuldades gerenciais e os benefícios que um sistema de medição de desempenho pode trazer para as pequenas e médias empresas, este trabalho teve como objetivo identificar os fatores críticos do processo de produção de esquadrias de madeira em uma empresa de pequeno porte. Para isso, utilizou-se a metodologia análise do modo de falhas e seus efeitos (FMEA), para identificação das falhas potenciais, e a partir delas desenvolver indicadores de desempenho. Foram identificados 24 modos de falha, e todos foram considerados críticos, sendo analisados e monitorados, observando-se que existe potencial de melhoria no processo analisado.

Análise de falhas em martelos oscilantes dos desfibradores da indústria sucroalcooleira da Região Norte-Nordeste

The failure of materials is always an unwelcome event for several reasons: human lives are put in danger, economic losses, and interference in the availability of products and services. Although the causes of failures and behaviour of materials can be known, the prevention of such a condition is difficult to be guaranteed. Among the failures, wear abrasion by the low voltage is the kind of failure that occurs in more equipment and parts industry. The Plants Sucroalcooleiras suffer significant losses because of such attrition, this fact that motivated their choice for the development of this work. For both, were considered failures in the swing hammers desfibradores stopped soon after the exchange provided in accordance with tonnage of cane processed, then were analyzed by the level of wear testing of rubber wheel defined by the standard ASTM G65-91.The failures were classified as to the origin of the cause and mechanism, moreover, were prepared with samples of welding procedures according to ASME code, sec. IX as well, using the technique of thermal spraying to analyze the performance of these materials produced in laboratories, and compares them with the solder used in the plant. It was observed that the bodies-of-proof prepared by the procedure described as welding, and the thermal spraying the results of losing weight have been minimized significantly compared to the preparations in the plant. This is because the use of techniques more appropriate and more controlled conditions of the parameters of welding. As for the thermal spraying, this technique has presented a satisfactory result, but requires the use of these coatings in the best condition for real affirmation of the results

Análise de falhas por fadiga de alto ciclo em eixos de transmissão utilizando o método dos elementos finitos

This work presents a study that aims to validate the fatigue analyses developed on finite element commercial software, ANSYS Workbench. It was based on mechanical tests development of traction and hardness, to verify the mechanical properties of material that the shaft was manufactured (ABNT 1045 steel), it was developed bend test, with purpose to prove the confiability degree of computational analyses, obtaining the maximum stress in a work condition determined with 40 [kgf] of load applied, and at the end, was developed the fatigue test to obtain the number of cycles that the transmission shaft can support in a work condition with 8 [kgf] of load applied. The results obtained during the work present, have to be quite satisfactory with the theoretically expected

Análise de falhas por fadiga num rotor de hidrogerador vertical via método dos elementos finitos

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Análise de falhas em rolamentos por análise de vibração aplicado a aerogeradores

With the heavy use of bearings in various segments of the industry, there are a large number of necessary interruptions in industrial processes to perform maintenance on these devices, with the case study wind turbines. The growth of the wind energy sector, encouraged to conduct research that helps to solve this problem. To contribute to predictive maintenance has been carried out a signal analysis using techniques which allow detection and location of the problem in order to prevent accidents caused and losses due to unexpected equipment failures, whereas low system rotation complicates the detection of the failure. To work around this problem, there was the indication of standard signals for defects in the bearings, making diagnosis of possible failures. With this diagnosis can be performed predictive maintenance, identifying the failure of the system that were tested, such as the introduction of grains of sand in the bearing, wear on the outer race of the bearing and bearing rust. By processing signals it is possible to construct graphs developing a mapping of defects by different peaks in the frequency band.

Análise de falhas em martelos oscilantes dos desfibradores da indústria sucroalcooleira da Região Norte-Nordeste

The failure of materials is always an unwelcome event for several reasons: human lives are put in danger, economic losses, and interference in the availability of products and services. Although the causes of failures and behaviour of materials can be known, the prevention of such a condition is difficult to be guaranteed. Among the failures, wear abrasion by the low voltage is the kind of failure that occurs in more equipment and parts industry. The Plants Sucroalcooleiras suffer significant losses because of such attrition, this fact that motivated their choice for the development of this work. For both, were considered failures in the swing hammers desfibradores stopped soon after the exchange provided in accordance with tonnage of cane processed, then were analyzed by the level of wear testing of rubber wheel defined by the standard ASTM G65-91.The failures were classified as to the origin of the cause and mechanism, moreover, were prepared with samples of welding procedures according to ASME code, sec. IX as well, using the technique of thermal spraying to analyze the performance of these materials produced in laboratories, and compares them with the solder used in the plant. It was observed that the bodies-of-proof prepared by the procedure described as welding, and the thermal spraying the results of losing weight have been minimized significantly compared to the preparations in the plant. This is because the use of techniques more appropriate and more controlled conditions of the parameters of welding. As for the thermal spraying, this technique has presented a satisfactory result, but requires the use of these coatings in the best condition for real affirmation of the results

Identificação de falhas em engrenagens na transmissão de trator agrícola por meio de análise de vibrações

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um método de análise de falhas, por meio de análise de vibrações, para a bancada de final de linha das transmissões dos tratores linha 5000 da John Deere Brasil, o qual tem como finalidade diferenciar transmissões aprovadas de transmissões com defeito em engrenagens na caixa de marchas, e também auxiliar na identificação da engrenagem com defeito. Para o desenvolvimento deste método foram utilizados equipamentos de medição e aquisição de dados disponíveis na John Deere Brasil. Os testes foram realizados na bancada de final da linha de transmissões, possibilitando a aplicação do método sem a necessidade de alteração na bancada de testes. Os sinais padrões da transmissão em cada uma das quatro marchas foram levantados através da medição de quatro transmissões boas. De posse destes padrões, (assinatura em cada marcha), partiu-se para a identificação de como estes são alterados por diferentes defeitos em diversas engrenagens da caixa de marchas, sendo para isto induzidos defeitos em diferentes engrenagens da caixa de marchas de transmissões boas. Os sinais em todas as marchas nestas transmissões com defeito induzido foram medidos e analisado as alterações em relação aos padrões, resultando a conclusão de que a aplicação do método de análise de vibrações no final de linha de transmissões da John Deere Brasil é possível, tanto para a diferenciação entre transmissões boas e transmissões com defeito em engrenagens da caixa de marchas, quanto como auxiliar na identificação de qual engrenagem da caixa de marchas está com defeito.

Análise do efeito interativo de falhas em processos de manufatura através de projeto de experimentos simulados

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Manifestações Patológicas em Empreendimentos Habitacionais de Baixa Renda Executados em Alvenaria Estrutural: Uma Análise da Relação de Causa e Efeito

A alvenaria estrutural vem ganhando um grande impulso no Brasil ao longo das últimas décadas, sendo cada vez mais utilizada, principalmente em empreendimentos habitacionais de interesse social. No caso específico do Estado do Rio Grande do Sul, nos últimos dois anos, a maioria dos empreendimentos habitacionais de baixa renda foram executados com esse processo construtivo. Por exigência dos órgãos financiadores destes tipos de empreendimentos, as empresas construtoras dos mesmos devem ser possuidoras de certificação do seu sistema de gestão da qualidade. Entretanto, apesar desta certificação, tem-se observado a presença de manifestações patológicas, com predominância de fissuras, nos empreendimentos de baixa renda, por elas executadas. As causas das manifestações patológicas em empreendimentos construídos em alvenaria estrutural têm sido objeto de estudo de diversas pesquisas. Porém, não se fez até então um estudo das possíveis causas destas manifestações do ponto de vista multicausal, envolvendo as várias etapas do processo construtivo. Neste sentido, a presente pesquisa teve como objetivo principal analisar as relações de causa e efeito entre as fissuras dos empreendimentos construídos em alvenaria estrutural e as suas causas, utilizando-se de ferramentas de melhorias da qualidade que adotam uma visão multi-casual, muito utilizadas em outras indústrias. Para este estudo foram utilizados relatórios de monitoramento de execução de empreendimentos que pertencem aos modos de provisão habitacional do Programa de Arrendamento Residencial (PAR) e Imóvel na Planta (IP), no Estado do Rio Grande do Sul, ambos gerenciados pela Caixa Econômica Federal. A pesquisa consistiu em: (a) revisão bibliográfica; (b) levantamento e análise dos dados provenientes dos relatórios, identificando falhas, recomendações técnicas e boas práticas adotadas pelas empresas construtoras; (c) aplicação de um método de análise de relações de causa e efeito composto por ferramentas da qualidade; e (d) geração de mapas de relações de causa e efeito, recomendações para tratamento das principais causas e listagem de algumas boas práticas construtivas. Através desta pesquisa foi possível verificar as principais falhas ao longo do processo construtivo em vários níveis de análise e analisar as relações de causa e efeito entre eles e propor uma priorização de melhorias da qualidade. Com base nesta priorização foi sistematizado um conjunto de recomendações técnicas e de boas práticas que podem ser disseminadas entre as empresas construtoras tendo em vista a melhoria da qualidade dos empreendimentos em estudo.

Análise dos fatores humanos e organizacionais nos incidentes em anestesia

Esta tese aborda a identificação e análise das relações causais de incidentes (acidentes e quaseacidentes) no ato anestésico, em salas cirúrgicas, considerando os aspectos humanos, técnicos e organizacio nais envolvidos. Inicialmente, realizou-se revisão sistemática em estudos de casos (no Brasil e Estados Unidos da América - USA), sendo seu modelo descritivo, a direcionalidade retrógrada e o sentido temporal histórico. Procurou-se analisar e sintetizar as evidências sobre incidentes, onde foram identificadas oportunidades de melhorias nos modelos utilizados. A seguir, foram conduzidas pesquisas quali-quantitativas com questionários validados, cujos dados puderam revelar a existência de condutas sistemáticas conduzindo a desfechos desfavoráveis. A última etapa foi a aplicação de questionário adaptado da técnica NASA/TLX (National Aeronautics and Space Adiministration/Task Load) para avaliar o nível da carga de trabalho percebido pelos anestesiologistas durante a realização do ato anestésico. Dos resultados obtidos pôde-se constatar que 81,7% dos anestesiologistas têm a percepção que para ser um bom anestesiologista é necessário dar segurança aos pacientes. Dos estudos de casos de incidentes no ato anestésico, onde nos relatos são atribuídos 100% de falhas técnicas do dispositivo médico, os resultados refutaram esse dado e indicaram que 87,5% (Food and Drug Administration - FDA/USA), 66,7% (Sociedade Brasileira de Anestesiologia - SBA/BRASIL) e 94% (Estudo Exploratório - EE/BRASIL) foram falhas organizacionais. Identificou-se, na amostra estudada, que 50% (FDA), 58,8% (EE), 44,4% (SBA) das falhas humanas foram relacionadas a pouca familiaridade do anestesiologista com as tecnologias (dispositivo médico), ou seja , são problemas com a calibração do conhecimento. Os resultados mais significativos em relação à conseqüência dos incidentes foram: 6,3% (quase-acidentes) e 16,5% (acidentes) foram a óbito, 11,4% (quase-acidentes) e 17,7% (acidentes) sofreram seqüelas permanentes, 31,6% (quase-acidentes) e 46,8% (acidentes) sofreram internação prolongada. O fator de prevenção que mais se destacou foi a maior vigilância e constatouse que os anestesiologistas acreditam que 63,4% dos quase-acidentes e 50,7% dos acidentes podem ser evitados. Os modelos mentais pré-estabelecidos para análise de falhas em incidentes no ato anestésico que consideram apenas o fator humano-máquina não são mais suficientes, estes são sintomas de grandes problemas do sistema organizacional e, se não forem valorizados e analisados, podem realizar seu potencial.

Metodologia de análise e diagnóstico de fratura em um componente automotivo sujeito a cargas cíclicas alternadas

The competitiveness of the trade generated by the higher availability of products with lower quality and cost promoted a new reality of industrial production with small clearances. Track deviations at the production are not discarded, uncertainties can statistically occur. The world consumer and the Brazilian one are supported by the consumer protection code, in lawsuits against the products poor quality. An automobile is composed of various systems and thousands of constituent parts, increasing the likelihood of failure. The dynamic and security systems are critical in relation to the consequences of possible failures. The investigation of the failure gives us the possibility of learning and contributing to various improvements. Our main purpose in this work is to develop a systematic, specific methodology by investigating the root cause of the flaw occurred on an axle end of the front suspension of an automobile, and to perform comparative data analyses between the fractured part and the project information. Our research was based on a flaw generated in an automotive suspension system involved in a mechanical judicial cause, resulting in property and personal damages. In the investigations concerning the analysis of mechanical flaws, knowledge on materials engineering plays a crucial role in the process, since it enables applying techniques for characterizing materials, relating the technical attributes required from a respective part with its structure of manufacturing material, thus providing a greater scientific contribution to the work. The specific methodology developed follows its own flowchart. In the early phase, the data in the records and information on the involved ones were collected. The following laboratory analyses were performed: macrography of the fracture, micrography with SEM (Scanning Electron Microscope) of the initial and final fracture, phase analysis with optical microscopy, Brinell hardness and Vickers microhardness analyses, quantitative and qualitative chemical analysis, by using X-ray fluorescence and optical spectroscopy for carbon analysis, qualitative study on the state of tension was done. Field data were also collected. In the analyses data of the values resulting from the fractured stock parts and the design values were compared. After the investigation, one concluded that: the developed methodology systematized the investigation and enabled crossing data, thus minimizing diagnostic error probability, the morphology of the fracture indicates failure by the fatigue mechanism in a geometrically propitious location, a tension hub, the part was subjected to low tensions by the sectional area of the final fracture, the manufacturing material of the fractured part has low ductility, the component fractured in an earlier moment than the one recommended by the manufacturer, the percentages of C, Si, Mn and Cr of the fractured part present values which differ from the design ones, the hardness value of the superior limit of the fractured part is higher than that of the design, and there is no manufacturing uniformity between stock and fractured part. The work will contribute to optimizing the guidance of the actions in a mechanical engineering judicial expertise

Análise fractográfica do modo de falha de compósitos carbono/epóxi

A utilização de compósitos poliméricos na fabricação de aeronaves vem sendo cada vez mais intensa. em função disso, a possibilidade de ocorrer falhas em serviço de um componente fabricado em compósito polimérico torna-se cada vez maior. A análise de falhas de materiais compósitos ainda é um tema pouco explorado, principalmente no Brasil, porém vem tornando-se cada vez mais importante em apoio à área de prevenção e investigação de acidentes aeronáuticos. Este trabalho teve como objetivo a caracterização de fraturas em laminados unidirecionais de fibra de carbono de módulo intermediário com sistema de resina epóxi modificada, tipo 8552, em resistência ao cisalhamento interlaminar nas condições ambiente e saturado de umidade em câmara higrotérmica. A análise fractográfica no plano de falha dos laminados foi realizada por microscopias óptica e eletrônica de varredura. A comparação dos resultados mostrou que o condicionamento higrotérmico afetou significativamente a região de interface da resina sem alterar a adesão interfacial fibra/resina. Os aspectos de fratura presentes na região de resina, como cristas de galo e escarpas, e do reforço foram detalhados, podendo-se assim estabelecer a direção de propagação da trinca e caracterizar o modo de falha, por ser do tipo misto (arrancamento e cisalhamento simultaneamente).

Análises de falhas em eixo de laminadora

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

RAMS aplicado a sistemas reparáveis

Quando se aborda o tema da manutenção,muitas vezes a primeira ideia subjacente é a de que se trata de uma actividade que apenas acarreta custos, sem que dela resultem benefícios maiores para as instalações industriais. Tal facto deriva desta actividade estar natural e permanentemente associada a falhas. Daí a necessidade de se demonstrar que, através de uma aplicação rigorosa de metodologias modernas de manutenção, assentes em conceitos científicos, se podem acrescentar mais-valias na cadeia de valor de cada organização. O principal objectivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de um modelo apropriado de manutenção, assente no conceito RAMS, aplicado a sistemas reparáveis de extracção de oleaginosas. A metodologia desenvolvida procura integrar os conceitos associados aos processos estocásticos pontuais com metodologias qualitativas de análise de falhas e efeitos e com as práticas de manutenção baseadas na fiabilidade. Os dados referentes à extracção de oleaginosas foram, inicialmente, codificados e tratados de forma a conseguir-se uma base de dados para cada subsistema, ordenada cronologicamente. A análise da extracção de oleaginosas como sistema reparável, constituído hierarquicamente por subsistemas igualmente reparáveis incidiu, fundamentalmente, em três vertentes: a primeira, consubstanciada na avaliação global das falhas do sistema reparável, articulando a utilização dos conceitos dos processos estocásticos pontuais com a determinação dos respectivos tempos médios de reparação; tem como o objectivo encontrar os subsistemas mais críticos, em termos de disponibilidade; a segunda, permitiu encontrar uma política de manutenção preventiva adequada, através da identificação dos respectivos componentes críticos; estes foram, obtidos pela aplicação da Análise Modal de Falhas e Efeitos e da modelação estatística da ordem das falhas e respectivas durações; a terceira, através do desenvolvimento da análise de riscos associada às tarefas de manutenção, permitiu identificar melhorias possíveis de aplicar ao nível da segurança ocupacional. A metodologia desenvolvida poderá ser eventualmente aplicada à totalidade dos subsistemas reparáveis da unidade em estudo, bem como a outras unidades industriais.