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A análise dos modos de falha e seus efeitos, conhecida como FMEA, é considerada uma das primeiras técnicas sistemáticas para a análise de falhas. O método teve sua origem em 1949, na norma Military Standard Mil-STD-1629 – Procedures for performing a Failure mode, Effect and

Criticality Analyses, desenvolvida pelo exército norte-americano (PETRONILHO, 2010). Quando a

análise de criticalidade é também considerada, o método, uma extensão do FMEA, é usualmente denominado FMECA (Análise dos modos de falha, efeitos e criticalidade). Nesta dissertação a metodologia FMEA/FMECA será referida simplesmente como FMEA. Há algumas décadas o FMEA tem sido uma ferramenta reconhecidamente empregada em diversas indústrias, como a nuclear, aeroespacial, química, petrolífera, automobilística e, mais recentemente, na engenharia de barragens.

A metodologia FMEA é um método usualmente qualitativo (pode ser também semiquantitativo e quantitativo por meio do FMECA) e indutivo, que envolve o estudo dos modos de falhas - dos sistema, subsistemas e componentes - e os efeitos. Segundo Caldeira (2008), o método permite: (1) avaliar os efeitos e sequência de acontecimentos decorrentes de cada modo de falha, (2) determinar a importância de cada modo de falha, (3) avaliar o impacto sobre a confiabilidade e segurança do sistema considerado e, por fim, (4) classificar os modos de falhas estudados. Tem como objetivo a eliminação ou controle de todos os modos de falha de um sistema que possam colocar em risco seu funcionamento.

A decomposição do sistema em itens é a primeira etapa fundamental do processo e condiciona a análise subsequente. Cada elemento deve ter sua função explicitada. O modo de falha pode ser definido como a maneira com que o item (sistema, subsistema ou componente) falha ou deixa de apresentar a função desejada ou esperada. Pode ser expresso como uma negativa da função que lhe é atribuída. Já o efeito relaciona-se com os resultados produzidos quando o modo de falha ocorre, ou seja, suas consequências. Pode ser decomposto em efeitos locais (no próprio elemento), próximos (em outros elementos) ou finais (no sistema).

A causa do modo de falha também é um aspecto importante no método, representando o motivo que levou o modo de falha a ocorrer. Sakurada (2001) discute sobre os conflitos que podem ocorrer na definição do modo de falha e causa do modo de falha, destacando que o mais importante é que a falha seja considerada na análise, para que então sejam tomadas as medidas necessárias para sua eliminação.

Com relação à implementação do método, existe uma grande variedade de leiautes dos formulários de FMEA acessíveis na literatura, não existindo uma padronização. São usualmente apresentados de forma tabular. Geralmente, tais formulários abordam os seguintes itens:

 Identificação do sistema;

 Identificação dos subsistemas, componentes (ou elementos);  Descrição da função dos componentes;

 Modo de falha;  Efeito;

 Causa;  Controle;

 Índice de severidade (S) = impacto ou gravidade dos efeitos da falha;

 Índice de detecção (D) = eficiência (ou probabilidade) dos controles de detecção da falha;  Número de prioridade de risco (NPR ou RPN – Risk Priority Number) = produto dos índices

de ocorrência, severidade e detecção.

A FIG.2.19 exemplifica um formulário para aplicação, contendo os itens mencionados.

FIGURA 2.19 – Planilha FMEA/FMECA Fonte: PETRONILHO, 2010, p. 120.

De acordo com Sakurada (2001), todos os autores relacionam a severidade (S) aos efeitos dos modos de falha. Contudo, a ocorrência (O) e a detecção (D), dependendo do autor, são relacionadas ao modo de falha ou à causa. Palady (1997 citado por SAKURADA, 2001) sustenta que, independente da abordagem, os resultados obtidos são os mesmos.

As avaliações dos índices por classes e escalas numéricas são feitas de acordo com critérios previamente definidos. Cada autor utiliza uma classificação própria para pontuar os índices, existindo, portanto, uma gama enorme de diferentes tabelas. O ideal é que cada autor, ou empresa, tenha os seus próprios critérios adaptados à sua realidade específica. No caso da engenharia de barragens brasileira, a aplicação do FMEA em barragens de contenção de rejeitos já conta com alguns anos de experiência, mas no setor elétrico não é prática corrente. Assim sendo, apresenta-se, na TAB. 2.25, um modelo de tabela para classificação dos índices de severidade, ocorrência e detecção, aplicada no setor de mineração.

TABELA 2.25 – Classificação dos índices de severidade, ocorrência e detecção

ÍNDICE DE SEVERIDADE (S) ÍNDICE DE OCORRÊNCIA (O) ÍNDICE DE DETECÇÃO (D)

Si Efeito Oi Probabilidade Di Probabilidade

1 Muito baixo 1 Improvável (0,1%) 1 Quase certo

2, 3 Baixo 2, 3 Remoto (0,1 a 1%) 2 Muito alto

4, 5 Médio 4, 5, 6 Ocasional (1 a 10%) 3 Alto

6, 7, 8 Grave 7, 8, 9 Provável (10 a 20%) 4 Moderadamente alto

9 Muito grave 10 Frequente (>20%) 5 Moderado

10 Catastrófico .. .. 6 Baixo

.. .. .. .. 7 Muito baixo

.. .. .. .. 8 Remoto

.. .. .. .. 9 Muito remoto

.. .. .. .. 10 Quase impossível

Fonte: Adaptado de ESPÓSITO e PALMIER, 2013, p. 108.

A severidade, geralmente, também pode ser graduada e avaliada levando-se em consideração diferentes aspectos, como os efeitos em pessoas, meio ambiente, saúde e segurança, entre outros. A TAB 2.26 ilustra uma composição para definição da severidade.

TABELA 2.26 – Severidade (S) avaliada sob diferentes aspectos

CLASSES DE SEVERIDADE (S) CONSEQUÊNCIA SAÚDE E SEGURANÇA DE PESSOAS IMPACTOS AMBIENTAIS IMPACTOS ECONÔMICOS (€) IMPACTOS LEGAIS E CENSURA DA OPINIÃO PÚBLICA

A / I Negligenciável Sem impacto Impacto baixo (< 10 mil) Nenhum

B / II Pequenos primeiros socorros

Liberação ao meio ambiente local

Impacto médio (10 mil a 100

mil) Baixo

C / III Pequenos ferimentos Violação legal ou permitida

Impacto médio-alto (100 mil

a 1 milhão) Médio-baixo

D / IV Incapacidade temporária Impacto negativo no local

Impacto alto (1 milhão a 10

milhões) Médio

E / V Incapacidade permanente / _fatalidade Impacto significativo _{milhões a 100 milhões)} Impacto muito alto (10 Médio-alto

F / VI Múltiplas fatalidades Impacto catastrófico Impacto massivo (> 100

milhões) Alto

A priorização ou ordenação dos modos de falha pode ser realizada por duas formas: pelo índice de criticalidade (expresso pelo produto da ocorrência e severidade) ou pelo NPR. No primeiro caso é mais usual a representação por matrizes bidimensionais, gerando a matriz de risco ou criticalidade, ilustrada na FIG. 2.20. A quantidade de classes e suas denominações variam de acordo com o autor. Cada modo de falha, por meio da sua identificação, deve ser plotado nas células da matriz de risco.

FIGURA 2.20 – Matriz de risco FMEA Fonte: PORTES, 2013, p.83.

A representação gráfica do risco tem como vantagem a visualização dos modos de falha, com base nas componentes do risco: probabilidade e consequência. Dessa forma é possível distinguir um modo de falha de ocorrência improvável, mas consequência elevada, de outro com alta ocorrência e baixa consequência. A priorização pelo NPR não permite essa distinção, mas, por outro lado, leva em consideração o fator relativo à facilidade de detecção. A inclusão do índice de detecção é importante, tendo em vista que alguns mecanismos de falha podem não demonstrar manifestações evidentes. Dependendo do caso, um mecanismo de alto risco pode não ser notado, mesmo com uma inspeção visual rigorosa.

O FMEA, por ser um registro, tende a evitar que problemas passados ocorram novamente. As ações (controles) realizadas, fruto da análise do método, devem ser reavaliadas e documentadas. Importante ressaltar que o registro deve ser um documento dinâmico, sempre passando por atualizações (SAKURADA, 2001). No caso de barragens, o FMEA pode ser aplicado nas várias fases de vida da estrutura, seja no projeto, construção ou operação. Espósito e Palmier (2013) apontam que, pelo fato das metodologias de análise de risco terem aplicação recente em barragens,

existe uma falta de valores de referência para subsidiar a análise geral da situação de risco. No caso do FMEA, isso se torna mais evidente quando se nota que as escalas de classificação não são uniformizadas pelo método. Apesar da aparente falta de padronização, os princípios básicos do FMEA são comuns a vários padrões nacionais e internacionais, sendo um método altamente reconhecido e aceito no campo de análise de risco.