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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA E INDUSTRIAL
FIABILIDADE E GESTO DA MANUTENO DE EQUIPAMENTOS PORTURIOS
Por : Francisco Manuel Horta Mocho
Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Tecnologia da
Universidade Nova de Lisboa, para a obteno do Grau de Mestre em
Engenharia de Gesto Industrial, na especialidade de Fiabilidade e
Gesto da Manuteno.
Orientador : Professor Doutor Jos Antnio Mendona Dias
LISBOA OUTUBRO 2009
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios I
minha famlia
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios II
AGRADECIMENTOS
Agradeo desde j ao Professor Rogrio Puga Leal por me ter
encaminhado e orientado na definio do tema deste trabalho.
Ao Engenheiro Amaro Mendes da PORTSINES, pela fundamental
contribuio dos seus dados que me permitiram proceder anlise e
estudos da fiabilidade da instalao e respectivos componentes.
Ao Professor Jos Mendona Dias, um sentido muito obrigado por me
ter obrigado a desenvolver uma dissertao sobre um tema que muito me
apraz. Ao longo deste ano foi me acompanhando, motivando e
incentivando para que este trabalho fosse cada vez mais exigente e
rigoroso. Explicando os assuntos abordados com grande clareza e
simplicidade. A verdade que sem o seu contributo este trabalho no
teria visto a luz do dia.
Aos meus Pais que sempre me motivaram e incentivaram para
superar as dificuldades e ter o nimo necessrio para levar o
trabalho a bom Porto.
Ao meu tio pela sua insistncia e persuaso para que ambicionasse
ir mais longe nos estudos.
minha mulher por ficar sobrecarregada com os nossos filhos
durante os inmeros seres que fui fazendo ao longo deste ano.
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios
III
SUMRIO
Este trabalho pretende fazer uma abordagem e estudo da manuteno
de uma
instalao um pouco diferente da indstria corrente, nomeadamente
um terminal porturio de descarga e movimentao de granis slidos.
Pretende-se iniciar um estudo sobre a manuteno da instalao
utilizando algumas
ferramentas da qualidade como forma de detectar os componentes
crticos para depois se fazer um estudo da fiabilidade do sistema e
dos seus componentes mais relevantes.
Comeando por utilizar alguns dados histricos das avarias em
diagramas de Pareto para determinar componentes ou causas mais
frequentes ou importantes, Diagramas
Causa-efeito para se determinar as razes que podem levar a um
desgaste prematuro do componente e Diagramas de disperso para se
determinar se existe uma co-relao
entre o ritmo da operao e a durao do componente. Depois
analisamos os dados das avarias fazendo um teste de Hipteses (Teste
de Laplace) para determinar se a fiabilidade e o comportamento da
instalao segue uma Distribuio de Poisson Homognea. Atravs destes
modelos de fiabilidade vamos ainda determinar os parmetros da
manuteno da instalao porturia durante os anos de 2006, 2007 e
2008.
Para determinar a estimativa dos parmetros da distribuio da
durao dos componentes faremos, atravs da modelao dos dados
histricos na distribuio de Weilbull, seguindo os passos descritos
no artigo tcnico do professor Jos Mendona Dias : Optimizao do
Perodo de Substituio Preventiva de Componentes em Funo dos Custos,
um estudo da durao e comportamento dos cabos de ao das gruas
porturias para depois determinar o seu ponto ptimo de substituio
cuja relao entre o custo da substituio preventiva e os custos de
uma reparao correctiva em funo da
densidade de probabilidade de falha seja a mais econmica.
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios IV
SUMMARY
This Project has the purpose to make an approach and maintenance
study about a solid bulk terminal witch is an installation much
different than the current industry.
The study initiate about maintenance in the machinery by using
some quality tools to detect critical components so we can analyse
the reliability of the system and their most
important items.
Using the failures historical data in Pareto Diagrams to find
critical items or components and the most usual failures and
breakdowns, then building a cause and effect diagram to determine
the main reasons that can leave to a premature wearing or
failure of the component and a dispersion diagrams to analyse if
there is any co-relation between the rhythm of the operations and
the live of the component.
Then well analyse the failures historical data with a hypothesis
testing (Laplaces Testing) to determine if the reliability and
equipment behaviour follows an homogenise Poisson distribution.
Trough those reliability models well going to calculate the
maintenance parameters of
the facility between 2006 and 2008.
To calculate the estimated distribution parameters about the
steel cables duration, well modelling the historical data in a
weilbull distribution, following the steps described in the
technical article of Professor Jos Mendona Dias Optimal meantime
Preventive replacement of components due to the effective costs a
study of the duration and
behaviour of the Port Cranes steel cables to calculate the
optimal meantime to a preventive replacement instead a corrective
maintenance using the probably density
function that provides the lowering costs.
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios V
SIMBOLOGIA E NOTAES
TMS Terminal Multipurpose de Sines GT Gross tonnage (Arqueao
bruta ou peso bruto da embarcao) DWT Death Weigh tonnage
(capacidade de carga liquida) DS Descarregador de Navios, Prtico ou
Grua Porturia Mtons Milhares de toneladas Unidade de medida da
durao dos cabos de ao Hold Elevao do Balde Close Abertura e fecho
do Balde Trolley Carro de movimento horizontal do Balde SR
Stacker-reclaimer (Mquina de parque combinada) SL Shiploader
(Carregador de Navios) ECV Estao de carregamento de vages Ro-Ro
Cais em rampa para carga em rolamento autnomo (Roll-on Roll-off) ZH
Zero Hidrogrfico (menor profundidade em mar baixa equinocial) C-n
Conveyer n (Transportador de correia) P Potncia activa em (Kw) S-
Potncia aparente em (KvA) U1 Tenso de entrada do transformador U2
Tenso de sada do transformador Cos Factor de potncia I Corrente (A)
In Corrente nominal (A) Ho: Hiptese nula H1: Hiptese do teste A
(Disponibilidade mdia) - A (t) = Probabilidade do elemento estar a
funcionar no perodo t MTTF (mean time to failure) Tempo mdio de
funcionamento at ocorrer uma falha. MTBF (mean time between
failure) Tempo mdio de funcionamento entre falhas (Normalmente este
conceito est associado a sistemas reparveis como sejam equipamentos
ou grupos de equipamentos) MTTR (mean time to repair) Tempo mdio de
reparao aps falha (Normalmente este conceito est associado a
sistemas no reparveis como sejam componentes ou equipamentos de
substituio integral)
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios VI
T Tempo total de funcionamento dos equipamentos durante a
recolha dos dados
PPH Processo de Poisson Homogneo PPNH Processo de Poisson No
Homogneo Idade do sistema no momento da falha - Taxa de avarias
(Avarias/hora ou Avarias/minuto) * - Taxa de avarias (Modelo de
Crow) - parmetro de forma da distribuio de Weibull Parmetro de
escala da distribuio de Weibull t Parmetro de localizao da
distribuio de Weibull Cf - Custo total da interveno correctiva Cp -
Custo total da manuteno preventiva C(tp) - Custo por interveno
preventiva f(t; ; ) - Funo densidade probabilidade de Weilbull
R(tp) - Funo de fiabilidade R(tp) do componente
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios
VII
NDICE GERAL Pg
ndice de matrias e figuras
- Prembulo e agradecimentosII - Sumario...III - Summary.VI -
Simbologia e notaes..V - Indce Geral....VII - ndice de figurasX -
Indce de tabelas..XI Simbologia e notaes...XII
1 Introduo
1.1 - mbito do trabalho...1
1.2 Objectivos do trabalho.2
1.3 Condies e pressupostos4
1.4 Corpo do Trabalho...5 1.4.1 Captulo 1..5 1.4.2 Captulo 2..5
1.4.3 Captulo 3..5 1.4.4 Captulo 4..5 1.4.5 Captulo 5..5 1.4.6
Captulo 6..6 1.4.7 Referncias bibliogrficas.6 1.4.8 Anexos...6
2 Pesquisa Bibliogrfica
2.1 Introduo...7
2.2 - Aplicao das ferramentas da qualidade na manuteno.9 2.2.1
Registo e anlise de dados.9 2.2.2 Histogramas.10 2.2.3 Diagrama de
Pareto (Anlise ABC) ....11 2.2.4 Diagrama causa-efeito.12 2.2.5
Diagramas de disperso...13 2.2.6 - Fluxogramas..14
2.3 - Gesto de manuteno...15 2.3.1 - Conceitos de
manuteno.............15
2.3.2 - Modelos de Fiabilidade (Sistemas Reparveis)
...............16 2.3.2.1 - Falhas num processo de Poisson
homogneo.16 2.3.2.2 - Falhas num processo de Poisson no
homogneo..16
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios
VIII
2.4 - Estatsticas da gesto da
manuteno.........................................................17
2.4.1 - Fundamentos tericos da distribuio de
Weibull................17 2.4.1.1 - Funo densidade probabilidade:18
2.4.1.2 - Funo de risco19 2.4.2 - Funo Fiabilidade...19 2.4.3 -
Probabilidade com funo de risco crescente...20
2.5 Teste de Hipteses21 2.5.1 Descrio do teste de hipteses.21
2.5.2 Etapas do teste de hipteses..22 2.5.3 - Aplicao do teste de
hipteses fiabilidade23 2.5.4 - Teste de Laplace ...23
2.6 - Classificao dos tipos de manuteno..24 2.6.1 - Manuteno
preventiva..24 2.6.2 - Manuteno correctiva...25 2.6.3 - Manuteno de
melhoria25
3 Descrio da Instalao Porturia
3.1 Introduo.26
3.2 Descrio da Empresa e enquadramento econmico27 3.2.1 Descrio
do processo de descarga...29
3.2.2 - Infra-estrutura Porturia.30 3.2.3 - Enquadramento no
sistema energtico Nacional...31
3.3 - Descrio tcnica dos equipamentos porturios...35 3.3.1
Descarregadores de Navios (Prticos de 42 tons).35 3.3.2 -
Stacker-Reclaimer..38
3.3.3 Shiploader.40 3.3.4 - Transportadores de correia de
borracha.42
3.4 - Equipamentos do estudo.......45
4 - Fiabilidade da instalao de descarga de carvo
4.1 Introduo.....46 4.1.1 - Custos directos.47 4.1.2 - Custos
indirectos:48 4.1.3 - Enquadramento das ferramentas da
qualidade48
4.2 - Aplicao prtica das ferramentas da qualidade e conceitos
abordados...49 4.2.1 - Diagramas de Pareto (Anlise ABC).50
4.2.1.1 - Diagrama de Pareto N de paragens -
2006..................................................50 4.2.1.2 -
Diagrama de Pareto com o tempo 2006.51 4.2.1.3 - Diagrama de Pareto
N de paragens 2007..52 4.2.1.4 - Diagrama de Pareto com o tempo -
2007.53 4.2.1.5 - Diagrama de Pareto N de paragens 2008..54 4.2.1.6
- Diagrama de Pareto com o tempo 2008.55 4.2.1.7 Concluses55
4.2.2 - Diagrama causa-efeito...56 4.2.3 - Diagramas de
disperso.57
4.3 - Modelos de Fiabilidade...59 4.3.1 - Recolha de dados ..59
4.3.2 - Anlise do comportamento da taxa de avarias.......60
4.3.2.1 - Para o caso das falhas ocorridas no ano de 2006..61
4.3.2.2 - Para o caso das falhas ocorridas no ano de 2007..62
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios IX
4.3.2.3 - Para o caso das falhas ocorridas no ano de 2008..63
4.3.2.4 - Para o caso das falhas ocorridas entre 2006 e 2008.64
4.3.2.5 - Resumo dos parmetros de manuteno
obtidos..............64
5 - Manuteno preventiva de componentes
5.1 Introduo...65 5.1.1 - Descrio do componente..65 5.1.2 -
Manuteno do componente..66 5.1.3 - Descrio do funcionamento dos
cabos num descarregador..68
5.2 - Estudo da durao dos componentes e custos
associados......69 5.2.1 - Determinao dos custos Manuteno
preventiva e correctiva.70 5.2.2 - Relatrios dos custos com os
trabalhos de manuteno....72
5.2.3 - Durao mdia dos cabos em operao.73 5.2.4 - Determinao dos
parmetros estatsticos da durao dos cabos..74
5.2.4.1 - Determinao dos parmetros dos Cabos do Hold DS1 e DS275
5.2.4.2 - Determinao dos parmetros dos Cabos do Close DS1 e
DS2...77 5.2.4.3 - Determinao dos parmetros dos Cabos do Trolley
LT.79 5.2.4.4 - Determinao dos parmetros dos Cabos do Trolley LM81
5.2.4.5 - Parmetros resumidos na tabela...83
5.3 Clculo do perodo ptimo de manuteno preventiva dos
componentes 5.3.1 Metodologia..84 5.3.2 - Clculo do perodo ptimo de
manuteno preventiva dos componentes.84
5.3.2.1 Perodo de manuteno preventiva dos Cabos do Hold...85
5.3.2.2 - Perodo de manuteno preventiva dos Cabos do Close..86
5.3.2.3 - Perodo de manuteno preventiva dos Cabos do Trolley L.T.87
5.3.2.4 - Perodo de manuteno prev. dos Cabos do Trolley L.M88
5.3.2.5 - Perodo de manuteno em funo dos custos
operacionais....89
6 Concluses
6.1 Concluses em relao aos resultados obtidos..91 6.1.1 -
Pressupostos iniciais.91 6.1.2 - Ferramentas da qualidade..92 6.1.3
Fiabilidade global dos equipamentos...93 6.1.4 - Clculo do perodo
ptimo de substituio preventiva dos cabos.93
6.2 Recomendaes..95
Bibliografia utilizada e referncias Referncias bibliogrficas
Software utilizado
ANEXOS I Mapas das avarias para Diagramas de Pareto II Mapas das
falhas dos componentes em operao III Mapas das duraes dos cabos
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios X
NDICE DE FIGURAS Pg
Fig - 2-1 Diagrama de barras de Pareto com curva crescente de
pontos acumulados..11
Fig - 2-2 Esquema de construo de um diagrama causa-efeito.12
Fig - 2-3 Exemplo de um diagrama de disperso sem
correlao...13
Fig - 2-4 Exemplo de um diagrama de disperso com correlao
positiva....13
Fig - 2-5 Exemplo do fluxograma para seleccionar o tipo de
manuteno que se dever adoptar para um determinado equipamento
14
Fig - 2-6 Curvas da funo densidade probabilidade para os
diferentes parmetros de forma () da distribuio de weibull...18
Fig - 2-7 rea de no rejeio (sombreado), da distribuio normal
reduzida, para um intervalo de confiana de 95% num teste
bilateral...22
Fig - 3-1 Layout do Terminal Multipurpose de Sines..28 Fig - 3-2
Esquema da descarga de um Navio com dois descarregadores...29
Fig - 3-3 Navio Capesize standart..30 Fig - 3-4 Produo energtica
por tipo de emisso entre 1999 e 200831 Fig - 3-5 Produo energtica
percentual por tipo de emisso entre 1999 e 2008.32 Fig - 3-6 Evoluo
do carvo importado...33
Fig - 3-7 Correlao entre a produo de energia trmica a carvo e a
quantidade descarregada no Terminal..34
Fig - 3-8 Descarregador de Navios e suas principais dimenses e
capacidades operacionais..37
Fig - 3-9 Dimenses principais do Stacker-Reclaimer.39 Fig - 3-10
Dimenses principais do carregador de Navios..40
Fig - 3-11 Planta de uma estao motriz de duplo accionamento de
um transportador de correia42
Fig - 3-12 Esquema de uma queda de um transportador de
correia..43
Fig - 3-13 Rede de transportadores por correia e sentidos de
movimentao dos granis slidos..44 Fig - 3-14 Esquema do processo de
descarga de carvo e respectivos fluxos.45
Fig - 4-1 Diagrama de Pareto N ocorrncias 2006..50 Fig - 4-2
Diagrama de Pareto do Tempo (minutos) avarias 2006...51 Fig - 4-3
Diagrama de Pareto N ocorrncias 2007..52 Fig - 4-4 Diagrama de
Pareto do Tempo (minutos) avarias 2007...53 Fig - 4-5 Diagrama de
Pareto N ocorrncias 2008..54 Fig - 4-6 Diagrama de Pareto do Tempo
(minutos) avarias 2008...55 Fig - 4-7 Diagrama causa-efeito do
desgaste precoce dos cabos de ao..56
Fig - 4-8 Diagrama de disperso entre o ritmo das operaes e a
durao dos cabos do Hold....57
Fig - 4-9 Diagrama de disperso entre o ritmo das operaes e a
durao dos cabos do Close...57 Fig - 4-10 Curva de Gauss para um
intervalo de confiana de 95%..60
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios XI
Pg
Fig - 5-1 Preparao de um cabo para se realizar um corte66 Fig -
5-2 Preparao do terminal de pra para enchimento com resina
epxida..67 Fig - 5-3 Esquema de funcionamento dos guinchos dos
cabos68 Fig - 5-4 Parmetros de forma () e de escala () da
distribuio de Weibull dos Cabos Hold.......75 Fig - 5-5 Histograma
dos dados dos cabos do Hold..75 Fig - 5-6 Grficos com os
estimadores das funes de risco e de fiabilidade dos cabos do Hold
....76 Fig - 5-7 Funo densidade probabilidade de falha dos cabos do
Hold.76 Fig - 5-8 Parmetros de forma () e de escala () da
distribuio de Weibull dos cabos do Close.77 Fig - 5-9 Histograma
com as classes de durao dos cabos do Close..77 Fig - 5-10 Grficos
com os estimadores das funes de risco e de fiabilidade dos cabos do
Close..78 Fig - 5-11 Funo densidade probabilidade de falha cabos do
Close.78 Fig - 5-12 Parmetros de forma () e de escala () da
distribuio de Weibull, Cabos do Trolley Lado de Terra..79 Fig -
5-13 Histograma com as classes de durao dos cabos do Trolley Lado
de Terra..79
Fig - 5-14 Grficos com os estimadores das funes de risco e de
fiabilidade dos cabos do Trolley lado de Terra .....80 Fig - 5-15
Funo densidade probabilidade de falha cabos Trolley Lado de
Terra.....80
Fig - 5-16 Parmetros de forma () e de escala () da distribuio de
Weibull para os cabos do Trolley Lado do Mar......81 Fig - 5-17
Histograma com as classes de durao dos cabos do Trolley Lado do
Mar.81
Fig - 5-18 Grficos com os estimadores das funes de risco e de
fiabilidade dos cabos do Trolley lado do Mar ....82
Fig - 5-19 Funo densidade probabilidade de falha cabos Trolley
Lado do Mar........................................82 Fig - 5-20
Durao prevista do cabo do Hold em milhares de
toneladas.......................................................85
Fig - 5-21 Durao prevista do cabo do Close em milhares de
toneladas......................................................86
Fig - 5-22 Durao prevista do cabo do Trolley Lado de Terra em
milhares de toneladas.........................87
Fig - 5-23 Durao prevista do cabo do Trolley Lado do Mar em
milhares de toneladas............................88 Fig - 5-24
Durao recomendada dos cabos do Hold e Close para o frete em
vigor.90 Fig - 5-25 Durao recomendada dos cabos do trolley LT e LM
para o frete em vigor...90
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Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios
XII
NDICE DE TABELAS Pg
Tabela 2-1 Critrio para determinao do N de classes dos
dados...10
Tabela 3-1 Dados da energia produzida e quantidade de carvo
descarregado pelas centrais trmicas a carvo....33
Tabela 4-1 Dados das operaes para verificao de correlao entre o
ritmo operacional e o desgaste precoce dos cabos do Hold e
Close..57
Tabela 4-2 Regresso quadrtica da correlao entre os ritmos e o
desgaste dos cabos..58 Tabela 4-3 Resumo dos dados recolhidos para
efectuar os testes de hipteses.59 Tabela 4-4 Resumo dos parmetros
de manuteno obtidos..64
Tabela 5-1 Tempos de reparao cabos do Trolley (38mm) e do
Hold/Close (42 mm)...70
Tabela 5-2 Custos com a sobreestadia dos Navios...71
Tabela 5-3 Resumo dos parmetros obtidos pela modelao dos tempos
de vida dos cabos de ao..83
Tabela 5-4 Quadro resumo do tempo ptimo de substituio dos
diferentes tipos de cabos. 89
Tabela 6-1 Resumo dos parmetros de manuteno obtidos..93
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CAPTULO 1 Introduo
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios - 1
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1 - Introduo
1.1 - mbito do trabalho
No planeamento das actividades econmicas, na maioria dos casos,
a fiabilidade e disponibilidade operacional dos equipamentos que
permitam exercer qualquer actividade relegada para um plano
secundrio o que faz com que surjam custos acrescidos na explorao,
que no estavam nos pressupostos iniciais, podendo comprometer a
viabilidade de uma determinada explorao. Na indstria transformadora
e de produo a componente manuteno tem cada vez mais peso nos custos
variveis. No quer dizer que os custos de manuteno estejam a
aumentar, mas face s medidas que as empresas tm de implementar para
se manterem competitivas, como seja a reduo dos custos das
matrias-primas, reduo dos custos com o pessoal, automatizao e
modernizao das unidades industriais, e ainda o aumento da eficincia
energtica, fazem com que a rubrica manuteno tenha cada vez mais
importncia devido aos encargos com a imobilizao dos equipamentos
das linhas de produo, pelo que se torna imperativo dar maior ateno
a esta componente tantas vezes negligenciada, cujo desempenho ganha
cada vez maior importncia nos processo das empresas e indstrias
modernas.
Para uma organizao ser vivel necessrio ter uma ideia que venda
para um mercado receptivo e um processo produtivo competitivo,
eficiente e sustentvel. No primeiro est-se dependente da procura e
aceitao do produto/servio mas no processo que a tcnica, eficincia,
produtividade, energia e fiabilidade se revelam determinantes para
o sucesso de um processo. A manuteno dos equipamentos
conferindo-lhes um grau de fiabilidade que permita uma elevada
produo com baixos tempos de imobilizao e melhoria da eficincia
tcnica e energtica torna-se um objectivo primordial num mundo cada
vez mais competitivo onde todos os nmeros contam para garantir a
sobrevivncia e prosperidade das organizaes.
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CAPTULO 1 Introduo
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios - 2
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Os Portos e respectiva infra-estrutura porturia so a principal
porta de entrada e sada de mercadorias de Portugal, pelo que a
importncia econmica de cada Terminal Porturio cada vez mais
relevante. A competitividade produtividade e eficincia destas
instalaes, para alm dos aspectos operacionais e logsticos, esto
muito condicionadas pelo desempenho dos equipamentos porturios pelo
que se torna imperativo aumentar a fiabilidade destes. Para se
conseguir este objectivo necessrio analisar e estudar o
comportamento actual para se detectar equipamentos problemticos,
optimizar a durao dos componentes mais crticos e fazer uma
criteriosa gesto da manuteno.
1.2 Objectivos do trabalho A proposta deste projecto tem por
finalidade a anlise da fiabilidade e metodologias de gesto da
periodicidade da manuteno de componentes relevantes de uma instalao
porturia, que utiliza gruas com sistemas de cabos e uma rede de
transportadores por correia, utilizando modelaes adequadas.
Pretende-se determinar e caracterizar os parmetros de
funcionamento da instalao, no que toca fiabilidade, disponibilidade
e taxa de avarias associada ao funcionamento dos equipamentos de
descarga de granis slidos dos Navios e seu transporte atravs de
correias transportadoras, recorrendo aos registos disponveis.
Aps estudar a fiabilidade, disponibilidade e taxa de avarias
decorrentes da actividade dos ltimos 3 anos, ser analisado um
componente fundamental e crtico para o bom desempenho da instalao
no funcionamento das operaes.
Este trabalho ter dois objectivos relevantes em que o primeiro
consiste em estudar o comportamento das falhas e ocorrncias durante
a operao de descarga de carvo de navios graneleiros, com Death
weight tonelage (DWT) entre as 60.000 (Panamax size) e as 180.000
toneladas (Cape size), e respectiva movimentao e manuseamento que
pode ser feito, quer atravs da expedio directa por transportadores
de correia de borracha, ou em depsito directo para pilhas de carvo
localizadas dentro da instalao porturia.
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CAPTULO 1 Introduo
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios - 3
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O segundo objectivo ser a anlise da substituio preventiva de
componentes, neste caso sero os cabos de ao dos descarregadores,
para se determinar o perodo ptimo da sua substituio preventiva
minimizando a relao dos custos com a manuteno preventiva com os
custos resultantes da manuteno correctiva.
Concluindo o estudo do comportamento da instalao porturia em
termos da sua fiabilidade e a disponibilidade de toda a linha da
operao de descarga, iremos abordar a reparao preventiva de
componentes utilizando os fundamentos tericos descritos no artigo
Optimizao do perodo de substituio preventiva de componentes em funo
dos custos do Professor Jos Mendona Dias publicado na revista
Manuteno N94/94 do 3 e 4 Trimestres de 2007, aplicado a um
componente relevante das gruas porturias, que neste caso, sero os
cabos de ao. Pretende-se saber se possvel modelar a durao de cada
tipo de cabos utilizados nos descarregadores de forma a que se
consiga encontrar um ponto ptimo entre o custo da manuteno
preventiva e os eventuais custos da manuteno correctiva garantindo,
com um elevado grau de confiana, que estes cabos no se rompam
durante a operao, o que acarretaria elevados prejuzos. Teremos de
procurar manter um elevado tempo de funcionamento do componente em
segurana atendendo que este componente e respectiva manuteno
preventiva tambm acarretariam custos muito significativos.
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CAPTULO 1 Introduo
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios - 4
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1.3 Condies e pressupostos Neste trabalho primeiro analisaremos
as ocorrncias durante os anos de 2006 a 2008 para determinarmos o
tempo mdio entre falhas, a disponibilidade e taxa de avarias para
em seguida modelar o tipo de distribuio a que correspondem as
avarias observadas e, atravs de um teste de hipteses, verificar se
estamos na presena de um processo de Poisson homogneo ou no
homogneo com taxa de avarias crescente ou decrescente ao longo de
cada ano. Os dados sero depois analisados, recorrendo a algumas
ferramentas da qualidade que nos permitam identificar causas mais
relevantes e significativas para desenvolver estudos e modelos de
durao de componentes. As falhas apenas consideram ocorrncias de
natureza tcnica, no considerando falhas originadas por m conduo,
operao ou sinistros dos equipamentos da instalao. No caso das
condies climatricas que possam influenciar o desempenho dos
equipamentos em estudo, estas no sero consideradas, em virtude de
no existirem registos que possam ser co-relacionados com eventuais
ocorrncias, o que na prtica no ir alterar significativamente os
resultados. Apesar dos registos das operaes indicarem sempre qual o
operador no momento da falha, estes registos no tm relevncia, uma
vez que estes apenas tero utilidade para determinar falhas ou erros
operacionais, como j foi dito anteriormente, estes no entram para o
estudo que se limita a ser puramente tcnico.
Na anlise da durao dos cabos dos descarregadores, consideramos
todos os dados provenientes dos registos disponibilizados como
vlidos, embora os valores que sejam considerados muito baixos para
a durao destes sejam sujeitos a censura quando se modelar pela
distribuio de Weibull.
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CAPTULO 1 Introduo
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios - 5
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1.4 Corpo do Trabalho
1.4.1 - Este trabalho ser constitudo primeiro por um captulo
introdutrio, onde ser feita uma breve introduo, para depois passar
ao resumo do corpo do trabalho onde vamos descrever resumidamente
os assuntos que iro ser abordados em cada captulo, bem como os
meios envolvidos, objectivos e pressupostos.
1.4.2 - No segundo captulo ser feita uma pesquisa bibliogrfica
que ir explicar a teoria, fundamentos, definies e frmulas aplicadas
nos clculos e desenvolvimento dos estudos que se iro realizar ao
longo deste trabalho.
1.4.3 - O Terceiro captulo descreve a empresa, neste caso a
instalao porturia, o seu enquadramento econmico e energtico, o
princpio de funcionamento tcnico, os equipamentos principais, os
processos e sua interaco com os equipamentos e qual a
importncia de cada equipamento ou conjunto de equipamentos no
seu funcionamento operacional.
1.4.4 - No quarto captulo, ser feita a anlise dos parmetros da
manuteno na ptica da fiabilidade e gesto da Manuteno para a
instalao de descarga de carvo com descarregadores porturios e rede
de movimentao e transporte de granis.
1.4.5 - No quinto captulo ser feita uma abordagem sobre a
manuteno preventiva de componentes que, pela sua criticidade, so de
importncia vital na disponibilidade dos equipamentos e reduo dos
custos resultantes das paragens operacionais. Neste caso
abordaremos os cabos de ao dos descarregadores como um dos
componentes vitais para um bom desempenho da instalao com elevadas
repercusses econmicas ao nvel do sistema energtico nacional. Ser
realizado um estudo para cada tipo de cabo, para determinar o
perodo ptimo de substituio preventiva destes componentes garantindo
uma boa operacionalidade e reduzindo o custo global de explorao e
desenvolvimento desta actividade econmica.
-
CAPTULO 1 Introduo
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios - 6
-
1.4.6 - No captulo 6 sero feitas as concluses relativamente aos
estudos e clculos prticos realizados nos captulos 4 e 5 assim como
as recomendaes para outros estudos, dificuldades, condicionamentos,
pressupostos e importncia destes estudos no contexto prtico de uma
instalao Porturia de descarga de granis slidos.
1.4.7 Todas as menes, referncias bibliogrficas, citaes, teorias,
publicaes e artigos de interesse relevante na elaborao deste
trabalho sero devidamente mencionadas. Tambm as ferramentas
informticas, aplicaes e software fundamentais nos clculos e na
elaborao deste trabalho sero apontadas.
1.4.8 - Os anexos contm os mapas e registos em que se baseia a
informao para realizar os clculos. Dada a dimenso e extenso de
algumas tabelas, estas foram remetidas para os anexos em que o
Anexo I contm o mapa das avarias tipo para elaborao dos diagramas
de Pareto, o anexo II contm os mapas com todas as avarias tcnicas
anuais para se determinar os parmetros da manuteno e o anexo III
contm as tabelas da durao dos cabos para determinao do seu perodo
ptimo de substituio.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 7
Introduo 1 Pesquisa Bibliogrfica
Descrio da Instalao Porturia
2 Pesquisa Bibliogrfica
2.1 Introduo
Para se iniciar um estudo de fiabilidade de uma dada instalao
pode-se recorrer a algumas ferramentas da qualidade que podem
auxiliar a interpretar o comportamento da instalao e respectivos
componentes. Estas tambm podem ajudar na gesto da manuteno e anlise
do desempenho da actividade. Complementarmente, a aplicao dos
conceitos de estatsticos no estudo, anlise e determinao de valores,
parmetros e rcios permitem, ao gestor da manuteno, a tomada de
decises de uma forma eficiente e econmica.
A todos os processos industriais est associada a componente
manuteno como uma parcela de elevado peso na explorao, devido no s
aos custos inerentes manuteno do funcionamento dos processos, como
tambm ao custo de paragem, indisponibilidade, imobilizao, quebra de
produo, ruptura de stocks, perda de confiana, perda de clientes e
acidentes.
No desenvolvimento de novos projectos a tendncia ser sempre a de
tentar reduzir o nmero de intervenes e a durao e frequncia das
tarefas de manuteno preventiva que requeiram interveno humana ou
obriguem a imobilizar os equipamentos com frequncia. Tambm por
outro lado, a manuteno correctiva que no esteja sob controlo, pode
acarretar imobilizaes dos equipamentos com custos bastante
penalizadores.
Torna-se importante o estudo do comportamento da fiabilidade de
um sistema recorrendo a diversas ferramentas que permitam o
diagnstico da frequncia, durao e quais os componentes mais sujeitos
a falhas.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 8
Recorrendo aos dados dos registos histricos de uma instalao
pode-se identificar os componentes mais problemticos e as causas
das avarias mais frequentes. Como objectivo final pretende-se
reduzir ou prevenir o nmero de ocorrncias mas tambm melhorar o
desempeno dos equipamentos, tanto ao nvel da fiabilidade como tambm
na eficincia operacional.
possvel chegar a algumas concluses sobre o que poder ser
melhorado nos equipamentos utilizando os dados dos registos,
fazendo diagramas de Pareto para identificar as causas ou
equipamentos mais problemticos, para depois ento elaborar um
diagrama causa-efeito que seja corroborado atravs de um diagrama de
disperso ou cartas de controlo. Este processo, transversal maioria
das ferramentas da qualidade, pode conduzir-nos a resultados de
grande interesse prtico. Estes procedimentos ajudam-nos a
identificar as causas mas tambm ser muito importante determinar a
taxa de avarias assim como a fiabilidade e disponibilidade do
sistema para podermos saber se um processo est estvel ou se
apresenta tendncia para aumentar o nmero ou os tempos de
avarias.
As metodologias que permitam diferentes abordagens em estudos de
fiabilidade podem acrescentar a vantagem de, recorrendo a
diferentes ferramentas, conduzir ao cruzamento de resultados que
podero ser confrontados e, caso apontem na mesma direco, podero dar
maior credibilidade e consistncia na defesa dos valores obtidos.
Contudo, importante manter a objectividade e relevncia das
ferramentas escolhidas para estudar cada caso.
Adiante iro ser abordados alguns conceitos tericos referentes s
ferramentas da qualidade, modelao estatstica, fiabilidade e gesto
da manuteno.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 9
2.2 Aplicao das ferramentas da qualidade na manuteno
2.2.1 Registo e anlise de dados
Todas as anlises e clculos que se iro realizar neste trabalho tm
por base os registos de dados da manuteno, avarias dos equipamentos
e processos operacionais.
Estes devero ser recolhidos nas mesmas condies operacionais,
ambientais e, na medida do possvel, humanas sob pena de os
pressupostos no serem os mesmos, resultando numa importante perda
de confiana nos resultados quando se fizerem inferncias
estatsticas.
Condies operacionais:
Tipo de operao No possvel comparar dados de uma operao de granes
slidos com cargas unitizadas ou contentorizadas. Cada tipo de
operao, Carga, Descarga e tipo de carga, devem ser tipificadas e
classificadas dentro da sua especificidade.
Ritmo da operao Por vezes a operao fica condicionada, quer pelas
condies da embarcao (dimenses, obstculos, planos de carga/descarga
penalizadores), quer pelas condies dos equipamentos utilizados na
operao que podero estar condicionados. Estas situaes conduzem a
diferenas significativas dos dados obtidos.
Condies ambientais As condies ambientais tambm influenciam
significativamente os dados que se possam obter como sejam
temperaturas extremas que comprometam o rendimento das mquinas,
intempries que interfiram com os sistemas elctricos e mecnicos e at
os ventos fortes que condicionam ou podem mesmo impedir uma operao.
Estes factores, para alm de condicionarem as operaes, tambm
contribuem para um aumento significativo do nmero e frequncia das
avarias o que evidente em processos que decorrem essencialmente ao
ar livre.
Humanas Embora, por norma, a operao e manuteno dos equipamentos
esteja sujeita a diferentes colaboradores ou equipas, mais evidente
quando se trabalha em turnos, estes devero ter formao e competncias
que aproxime os nveis uns dos outros, por forma a harmonizar o
desempenho de cada equipa em cada turno, por vezes pode surgir um
erro operacional sistemtico ou uma falha tcnica frequente devido a
uma m concepo do equipamento que poder condicionar a operao e
resultar em valores de fiabilidade desenquadrados da realidade do
sistema.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 10
2.2.2 - Histogramas
Os histogramas so uma ferramenta da qualidade que permite
analisar e caracterizar os dados agrupando-os em classes consoante
a amplitude ou grandeza das observaes e que neste caso concreto
tambm nos permite fazer uma primeira anlise e caracterizao da
fiabilidade e manutibilidade dos equipamentos analisando, numa
primeira abordagem, o comportamento estatstico dos dados recolhidos
com as seguintes vantagens:
A sua forma permite revelar a natureza da distribuio dos dados
recolhidos
A tendncia central (Mdia) e a variabilidade so fceis de
observar. Os limites de especificao podem ser usados para
determinar a capacidade do
processo em anlise.
Podemos determinar o n de classes de caracterizao dos dados da
seguinte forma:
R Amplitude das classes R = H / K (2.1)
H Amplitude das observaes K N de classes (2.2)
N de classes dos dados :
N de Observaes N de Classes de dados JURAN 20 50
51 100
101 200
6
7
8 BESTERFIELD < 100
100 500
> 500
5 a 9
8 a 17
15 a 20 STURGIS N K = 1 + 3,322 x Log N
MONTGOMERY
N
4 e 20 ; K = N Tabela 2-1 Critrio para determinao do N de
classes dos dados
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 11
2.2.3 Diagrama de Pareto (Anlise ABC)
Diagrama de Pareto, ou diagrama ABC, 80-20,70-30, um grfico de
barras que ordena as frequncias das ocorrncias, da maior para a
menor, permitindo ver os problemas prioritrios, procurando levar a
cabo o princpio de Pareto (poucos essenciais, muitos triviais),
isto , h muitos problemas sem importncia diante de outros mais
graves. Sua maior utilidade a de permitir uma fcil visualizao e
identificao das causas ou problemas mais importantes,
possibilitando a concentrao de esforos sobre os mesmos. uma das
sete ferramentas da qualidade.
Diagrama de Pareto
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Falha/incidente
Ampl
itude
do
pa
rm
etro
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
% Ac
um
ula
do
Fig - 2-1 Diagrama de barras de Pareto com curva crescente de
pontos acumulados
No exemplo acima, referente ao n de falhas de uma instalao,
considera-se que as falhas a vermelho sero prioritrias para depois
dar lugar s falhas a verde e por ltimo as falhas a azul sero menos
importantes para uma eventual aco correctiva.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 12
2.2.4 Diagrama causa-efeito
Tambm conhecido por diagrama de espinha de peixe (Ishikawa) tem
por objectivo aumentar o conhecimento sobre o processo levando
todos os participantes na sua elaborao a aprender mais sobre os
factores em presena e como que eles interagem entre si permitindo
identificar de uma forma clara e abrangente as reas em que preciso
recolher dados para aprofundar um estudo visando a resoluo dos
problemas.
A metodologia consiste em identificar o problema ou definir o
objectivo a atingir, identificando as causas e no os sintomas que
potenciam o problema.
Na indstria vulgar designar as principais causas divididas em 6
grandes grupos chamados os 6 M (Materiais, Mquinas, Mtodos,
Mo-de-obra, Medio e Meio Ambiente) a partir dos quais se vo criando
subgrupos de causas.
PROBLEMA OUOBJECTIVO A ATINGIR
MATERIAL MQUINA
MTODOSMO-DE-OBRA
DIAGRAMA CAUSA-EFEITO
MEDIO
MEIO AMBIENTE
Fig - 2-2 Esquema de construo de um diagrama causa-efeito
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 13
2.2.5 Diagramas de disperso
Os diagramas de disperso ou de correlao so grficos entre duas
variveis que servem para verificar se existe alguma relao entre
elas. O objectivo estudar a causa-efeito, embora o diagrama no
permita identificar qual a causa e qual o efeito.
Atravs do padro da disposio dos pontos possvel concluir sobre a
relao entre as duas variveis que podero ter uma correlao positiva
ou negativa, conforme o declive da recta formada ou, caso os pontos
se encontrem dispersos, podemos concluir que no existe qualquer
correlao. A relao entre os dois parmetros d-nos o coeficiente de
determinao que, quanto mais prximo estiver do valor 1, maior ser a
correlao entre os dois parmetros em estudo.
Diagrama de disperso sem correlao
020406080
100120140160180
0 5 10 15 20 25
Fig - 2-3 Exemplo de um diagrama de disperso sem correlao
Diagrama de disperso com correlao positiva
0
50
100
150
200
0 5 10 15 20 25
Fig - 2-4 Exemplo de um diagrama de disperso com correlao
positiva
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 14
2.2.6 Fluxogramas
O fluxograma um tipo de diagrama que pode ser entendido como uma
representao esquemtica de um processo, muitas vezes feito atravs de
grficos que ilustram de forma simples a transio de informaes entre
os elementos que o compem. Pode ser entendido na prtica, como a
documentao dos passos necessrios para a execuo de um dado processo.
uma ferramenta da qualidade muito utilizada em fbricas e indstrias
para a organizao de produtos e processos mas tambm no planeamento
dos procedimentos e rotinas em praticamente todas as reas
funcionais das organizaes. Na construo dos fluxogramas o incio
assinalado um crculo ou um rectngulo arredondado e utiliza-se o
losango para indicar as decises e os rectngulos com as aces a
realizar, em cada losango as sadas estaro indicadas com um S ou N
consoante a condio afirmativa ou negativa. Entre as caixas as setas
indicam o sentido das aces a tomar e o fluxograma finalizado com um
rectngulo arredondado. No exemplo abaixo temos um fluxograma para
seleccionar o tipo de manuteno que se poder adoptar num determinado
equipamento ou componente.
A paragem porfalha do equipamento
onerosa?
possvela monitorizao dos
parmetros?
Equipamentoeficiente?
A avaria pe emRisco a Segurana ou
Ambiente?
A interveno demorada oucomplicada?
CORRECTIVA(NO PLANEADA)
PREVENTIVASISTEMTICA
PREVENTIVACONDICIONADA
PREVENTIVA
N
MELHORIA
S S
S
S
N
N
N
N
S
MANUTENOEQUIPAMENTO
Fig - 2-5 Exemplo do fluxograma para seleccionar o tipo de
manuteno que se dever adoptar para um determinado equipamento
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 15
2.3 - Gesto de manuteno
2.3.1 Conceitos de manuteno
Fiabilidade - a probabilidade de um elemento desempenhar uma
funo especificada, segundo dadas condies ambientais e operacionais,
durante um perodo de tempo estabelecido.
Qualidade - a totalidade das caractersticas e funes de um
produto ou servio que satisfazem os desejos explcitos ou implcitos
dos seus consumidores ou utilizadores dentro de determinados
pressupostos econmicos.
Disponibilidade - a probabilidade de um elemento, segundo
condies de fiabilidade e manutibilidade definidas, realizar uma
determinada funo num instante de tempo, ou num perodo definido.
Manutibilidade - a probabilidade de um elemento, segundo condies
estabelecidas de utilizao, ser reparado de forma a poder realizar
as funes desejadas quando a manuteno efectuada de acordo com
processos e fontes descritas.
MTTF (mean time to failure) Tempo mdio de funcionamento entre
falhas. Normalmente associa-se esta terminologia a sistemas no
reparveis como sejam os componentes, de um dado equipamento,
sujeitos ao desgaste ou a deteriorao que inviabiliza a sua
recuperao.
MTBF (mean time between failure) Tempo mdio de funcionamento
entre falhas. Esta terminologia est focada em sistemas reparveis,
como sejam equipamentos ou sistemas mais ou menos complexos, cuja
falha de cada componente instalado em srie, obriga paragem de todo
o equipamento.
MTTR (mean time to repair) Tempo mdio de reparao aps falha. Este
termo mais utilizado em sistemas reparveis, ou seja, equipamentos
ou conjuntos de equipamentos que tero de ser sujeitos a reparao,
quer por substituio quer ou por recuperao de componentes.
MWT (mean Waiting time) Tempo mdio de espera entre a paragem
provocada pela falha e o incio da sua reparao. Este parmetro visa
essencialmente avaliar a capacidade e rapidez de resposta dos
tcnicos de preveno.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
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2.3.2 Modelos de Fiabilidade (Sistemas Reparveis)
2.3.2.1 Falhas num processo de Poisson homogneo:
O MTBF pode ser calculado por falhasdenoperaodeTempoMTBF
=
(2.3)
E MTTR dado por falhasden
falhaporparagemdeTemposMTTR
n
i
=
=
1 (2.4)
A disponibilidade (A) dada por MTTRMTBF
MTBFA+
= (2.5)
NOTA : A funo A (t) d-nos a probabilidade do elemento estar a
funcionar no perodo t
A taxa de avarias dada por
[ ]dt
tNEd )((= (2.6)
MTBF1
= (2.7)
2.3.2.2 Falhas num processo de Poisson no homogneo:
Se o comportamento das falhas nos indicar que no se trata de um
processo de Poisson no homognio, para determinar os parmetros de
manuteno, teremos de recorrer ao modelo de
Crow que nos permite testes estatsticos e a definio de
intervalos de confiana. Sendo nf O n de falhas, com um tempo de
observao T e os tempos de cada falha i :
O MTBF pode ser calculado por
=
nf
iT
nf
1ln
*
(2.8)
A taxa de avarias pode ser calculada por
** T
nf= (2.9) 1**)( == TiT (2.10)
Sistemas reparveis Estatisticamente os sistemas reparveis so
aqueles que aps cada falha, so reparados para total desempenho da
sua funo at prxima avaria (Dias, 2002). Normalmente associa-se um
sistema reparvel a um equipamento sujeito s vrias avarias de cada
um dos seus componentes independentes. Os componentes que so
substitudos aps cada falha podem-se considerar como sistemas no
reparveis, uma vez que normalmente cada componente sujeito sua
substituio por um novo que ir repetir o seu ciclo de vida.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 17
2.4 Estatsticas da gesto da Manuteno
2.4.1 - Fundamentos tericos da distribuio de Weibull
A distribuio de Weibull uma funo estatstica cuja funo contnua da
densidade probabilidade de uma varivel aleatria assumindo que o
parmetro de localizao 0 e x0 dada por:
)(1.).({);;(
tt
tf
= l (2.11)
A distribuio de Weibull usada com frequncia no campo da anlise
de dados sobre o tempo de vida e longevidade de um determinado
objecto de estudo. Pode estudar o comportamento da longevidade ou
outro parmetro de uma populao alvo (Dias, 2007). Quando existe uma
relao entre a funo de risco, fiabilidade e tempo mdio para falhar
um componente, utiliza-se o modelo estatstico da distribuio de
Weibull para descrever o tempo t at falha.
A distribuio de weibull caracteriza-se por 3 parmetros:
- Parmetro de Escala ou vida caracterstica
-Parmetro de Forma
t - Parmetro de localizao (vida mnima) que normalmente aplica-se
o zero por considerarmos que no existe durao mnima nos componentes
em estudo.
Esta distribuio pode ter um comportamento semelhante a outras
distribuies estatsticas como a Normal e a exponencial, conforme a
taxa de avarias.
Na figura seguinte (Fig 2-6) temos a relao entre os vrios casos
notveis das distribuies estatsticas de onde se pode obter os
diferentes valores do parmetro de forma relacionando-o com a
distribuio estatstica aplicvel.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 18
2.4.1.1 - Funo densidade probabilidade:
Fig - 2-6 Curvas da funo densidade probabilidade para os
diferentes parmetros de forma () da distribuio de weibull
Mantendo o parmetro de Escala constante () e variando o parmetro
de forma () consegue-se obter alguns casos notveis da funo
densidade probabilidade em que para =1 obtemos uma distribuio
exponencial negativa e para =3,4 obtemos uma distribuio
aproximadamente normal. A distribuio de Weibull a mais adequada em
estudos de durao de equipamentos ou respectivos componentes.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 19
2.4.1.2 Funo de risco
A funo de risco ser dada por (Dias, 2007):
==t
tt
tRtf
th
l
l
)(1.).(
)()()(
(2.12)
Comportamento da taxa de avarias com a funo de risco h(t):
Se a taxa de falhas aumenta no tempo ento > 1 e sugere que
temos um desgaste que se acentua com o tempo o que vai provocar um
aumento na taxa de avarias.
Se a taxa de falhas decresce no tempo ento 1 e diminui quando
0
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 20
2.4.3 - Probabilidade com funo de risco crescente.
(2.14)
Se o custo total envolvido na manuteno preventiva for cp e o
custo total envolvido na manuteno correctiva for cf o custo de
manuteno ser:
);;(*);;(* tRcptFcf + (2.15)
- Se a substituio preventiva for efectuada para um tempo de vida
t a mdia da distribuio truncada em t ser M(t):
dttf
dttfttM
t
);;(
);;(*)( 0
= (2.16)
O tempo ao fim do qual se deveria proceder manuteno preventiva
sem considerar os custos associados a esta operao ser:
+t
dttfttRt0
);;(*)(* (2.17)
O valor de t correspondente ao custo ptimo de cada interveno de
manuteno preventiva poder ser obtido pelo mtodo iterativo de
Newton-Raphson para determinar o custo ptimo
para a durao de t (c(t)):
+
+=
tp
dttfttRtptRCptFCf
tc
0
);;(*)(*
);;(*);;(*)(
(2.18)
0)]([)( ==dt
tCdtc
(2.19)
c t( ) cf 1 R t( )( ) cp R t( )+
t R t( )0
t
tt f t( )
d+
:=
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 21
2.5 Teste de Hipteses
Existem duas grandes reas da estatstica que so estatstica
descritiva inferncia estatstica (Pereira e Requeijo, 2009):
Estatstica descritiva permite agrupar de forma simples a
informao contida num determinado conjunto de dados recorrendo a
tabelas, grficos ou medidas que expressem adequadamente a informao
disponvel atravs dos dados de uma amostragem sobre o comportamento
de um processo ou equipamento. Os mtodos da estatstica descritiva
permitem expressar de forma quantitativa a variao desse
comportamento.
Inferncia estatstica As distribuies de probabilidade que
relacionam matematicamente os valores de uma caracterstica ou
varivel, com a probabilidade de ocorrncia desses valores, numa dada
populao, so definidos por vrios parmetros que muitas vezes no so
conhecidos.
2.5.1 Descrio do teste de hipteses
O teste de hipteses um mtodo de inferncia estatstica que permite
verificar, a partir dos resultados obtidos de uma amostra, se uma
determinada hiptese feita sobre uma populao, ou vrias populaes,
deve ou no ser rejeitado.
A hiptese que se pretende testar a hiptese nula (Ho), a qual
contm sempre uma igualdade na sua formulao. Assume-se que a hiptese
verdadeira ao longo do teste, at que haja uma evidncia estatstica
que permita rejeit-la. Esta rejeio baseada numa estatstica de teste
adequada ao caso em anlise ou os dados.
A hiptese alternativa (H1) uma afirmao que constitui alternativa
hiptes nula. A rejeio da hiptese nula refora a validade da hiptese
alternativa que contm sempre uma desigualdade na sua formulao, como
seja diferente, maior ou menor o que para o primeiro caso implica
que o teste ser formulado como bilateral, enquanto nos restantes
casos ser unilateral quando for formulado como maior ou menor.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 22
2.5.2 Etapas do teste de hipteses
Na elaborao de um teste de hipteses, devero ser seguidos os
seguintes passos:
i) Especifica-se a Hiptese nula (Ho) e a Hiptese alternativa
(H1).
ii) dentro da hiptese feita, identifica-se a estatstica de teste
e caracteriza-se a sua distribuio.
iii) Especifica-se um determinado nvel de significncia ,
geralmente pequeno, e define-se a regra da deciso onde se vai
indicar a regio de rejeio ou regio crtica e a regio complementar de
no rejeio.
NOTA : A regio de rejeio definida pelo conjunto de valores da
estatstica de teste que conduzem rejeio de Ho. A regio ou intervalo
de no-rejeio pode ser bilateral ou unilateral.
Fig - 2-7 rea de no rejeio (sombreado) de Ho, da distribuio
normal reduzida, para um intervalo de confiana de 95% num teste
bilateral.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 23
2.5.3 - Aplicao do teste de hipteses fiabilidade
Podemos aplicar o teste de hipteses fiabilidade (teste de
Laplace) de um sistema para verificar se a taxa de avarias
constante ou apresenta tendncia (Dias, 2007).
No teste de hipteses se o resultado verificado for um valor
negativo fora do intervalo, indica que estamos na presena de um
Processo de Poisson No Homogneo com taxas de falha decrescentes. Se
o resultado verificado for um valor positivo fora do intervalo,
indica que estamos na presena de um Processo de Poisson No Homogneo
com taxas de falha crescentes.
2.5.4 - Teste de Laplace
O Teste de Laplace Permite testar, atravs de um teste de
hipteses, se a taxa de avarias constante ou apresenta tendncia.
Para que no se rejeite H0, o valor de Zo ter de corresponder a uma
probabilidade dentro da rea central da curva de Gauss
correspondente ao intervalo de confiana a que se atribuiu ao teste
de Hipteses. Na aplicao do teste de Laplace, como em boa parte dos
testes de hipteses normal utilizar um nvel de significncia de =5%,
que corresponde a um nvel de confiana de 95%.
Ho: Hiptese nula A taxa de avarias PPH H1: Hiptese alternativa A
taxa de avarias no PPH PPH Processo de Poisson Homogneo Zo
Estatstica de teste Idade do sistema no momento da falha T Tempo de
observao do sistema nf n de Falhas
=
= 5,0
***12 1
Tnfi
nfZo
nf
i
(2.20)
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 24
2.6 Classificao dos tipos de manuteno No planeamento da manuteno
importante classificar o tipo de interveno que se pretende atribuir
a um dado equipamento que pelas suas caractersticas tcnicas, tempo
de utilizao, custo do imobilizado ou criticidade, poder ser
caracterizada por uma destas metodologias de manuteno ou a combinao
de vrias para manter o equipamento em funcionamento ao mais baixo
custo de explorao. Foi definida uma classificao da manuteno
(Cabral, 2006) consoante a forma como os trabalhos so
abordados:
2.6.1 - Manuteno preventiva Uma boa manuteno preventiva consiste
na determinao dos intervalos de tempo ideais que se traduzam na
optimizao do tempo de vida til dos componentes ou equipamentos. A
preventiva tem grande aplicao em instalaes ou equipamentos cuja
falha pode provocar catstrofes ou riscos ao meio ambiente; sistemas
complexos e/ou de operao contnua.
Existem dois tipos de manuteno preventiva:
Preventiva sistemtica assume que as falhas ocorrem segundo o
padro da curva da banheira, pelo que os trabalhos so realizados
obedecendo a um planeamento baseado em intervalos definidos pelo
tempo de funcionamento que permita que os componentes se mantenham
em funcionamento dentro dos padres estipulados para o equipamento,
reduzindo as falhas ou redues no desempenho.
Preventiva condicional Nos equipamentos ou componentes que pela
sua criticidade, custo, importncia ou perigosidade se tenha de
acompanhar periodicamente a sua condio de trabalho a fim de se
precaver qualquer falha em funcionamento ou permitir um planeamento
rigoroso do perodo das intervenes, recorre-se a meios de vigilncia
e monitorizao dos parmetros dos equipamento, como sejam a
temperatura, rotao ou vibraes. uma manuteno que, por vezes, tem
custos elevados e tcnicas mais complexas de diagnstico das condies
dos equipamentos, mas que podem evitar prejuzos incalculveis num
processo. Permite prever o fim de vida de alguns componentes ou
detectar alguma avaria que se esteja a desenvolver podendo evitar
uma aco correctiva com os custos associados a uma paragem
imprevista.
-
CAPTULO 02 Pesquisa Bibliogrfica
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 25
2.6.2 - Manuteno correctiva a correco da falha ou perda do
desempenho de um dado equipamento que normalmente acontece de forma
sbita. Este tipo de manuteno geralmente implica custos elevados,
pois causa perdas de produo e a extenso dos danos nos equipamentos
maior.
Em algumas indstrias adopta-se a correco das falhas aleatrias em
determinados equipamentos em funcionamento, ou seja a falha
imprevista no inviabiliza o bom desempenho da instalao, rpida a
correco da falha e no compromete a segurana. Contudo, a regra dever
sempre privilegiar a preventiva salvaguardando alguns casos em que
os estudos comprovem que a correctiva poder ser mais econmica e no
comprometam a segurana das pessoas e bens. Quando em determinada
instalao, s existe manuteno correctiva, diz-se que a manuteno
comandado pelos equipamentos.
2.6.3 Manuteno de melhoria - o conjunto de actividades que
permite melhorar a fiabilidade e a disponibilidade. Em vez de
passarmos o tempo a reparar equipamentos, convivendo com os
problemas crnicos, procura-se melhorar o comportamento dos
equipamentos, desenvolvendo tcnicas, alteraes ou melhorias ao
projecto que permitam melhorar a fiabilidade, a eficincia da
produo, a qualidade e promover a reduo dos consumos de energia e
matria-prima. So bons exemplos de manuteno de melhoria a automao
das instalaes, a lubrificao centralizada, a utilizao de componentes
anti-desgaste alternativos ou ainda as modificaes no projecto. Como
resultado da ocorrncia de falhas sistemticas ou de manutenes
preventivas muito frequentes e exigentes em termos da
disponibilidade, torna-se relevante que os responsveis procurem
ideias que permitam melhorar os equipamentos ou, caso tal no seja
tecnicamente possvel, ponderar a sua substituio por outros melhores
ou renovar o sistema produtivo.
NOTA: Normalmente quem est, absorvido pela manuteno correctiva,
no ter tempo para fazer um eficiente planeamento da gesto da
manuteno ou estudar melhorias. Apenas ter tempo para continuar
realizando reparaes constantemente nos equipamentos convivendo com
pssimos resultados e limitando-se a ser um trocador de peas.
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 26
1 Introduo 2 Pesquisa Bibliogrfica
3 Descrio da Instalao Porturia
3.1 Introduo No captulo anterior foram abordados os conceitos
tericos e toda a pesquisa bibliogrfica em que os captulos 4 e 5 se
iro basear. Este trabalho incide sobre os equipamentos de
movimentao e manuseamento de granis slidos da instalao porturia que
so descritos ao longo deste captulo.
Numa instalao com caractersticas to particulares, como sejam a
sazonalidade das operaes, a elevada automao dos equipamentos, a
taxa de ocupao dos equipamentos em cerca de 1/3 do tempo total ao
ano, torna-se interessante verificar como os dados esperados ou
previstos efectivamente se comportam como o esperado ou se, pelo
contrrio, como a instalao tem particularidades no seu modo de
funcionamento, os dados e anlises realizadas conduzem a valores que
tero de ser explicados de outra forma ou com pressupostos que no se
tiveram em conta numa fase inicial.
A instalao que queremos estudar, recorrendo s ferramentas da
qualidade e da fiabilidade e gesto da manuteno constituda
essencialmente pelos seguintes equipamentos principais :
2 descarregadores (prticos) de 42 tons de elevao e uma
capacidade mxima de descarga de 2000 tons/h com Baldes do tipo
concha de 27m3.
Uma rede de transporte de carvo composta por 22 transportadores
de correia e 12 torres de transferncia.
2 Mquinas combinadas Stacker-reclaimer cuja capacidade de
empilhamento e retoma respectivamente de 4000 e 2000 tons/h.
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 27
3.2 Descrio da Empresa e enquadramento econmico
A empresa Portsines S.A. explora o Terminal Multipurpose de
Sines em regime de concesso tendo por objectivo a explorao do
Terminal Multipurpose do porto de Sines. O Terminal Multipurpose
surge com a necessidade de construir um terminal para descarregar o
carvo de Navios de grande porte com capacidade de abastecer as
centrais termoelctricas a carvo de Sines e do Pego. Embora o
principal objectivo deste Terminal seja o abastecimento de carvo
para as Centrais termoelctricas, um segundo objectivo recai sobre a
possibilidade de, para alm da movimentao de carvo, dotar o terminal
com uma infra-estrutura para a movimentao de carga geral unitizada,
contentorizada e outros granis pelo que este Terminal est inserido
no Porto de Sines como o Terminal de slidos.
O Terminal Multipurpose foi equipado com as infra-estruturas
terrestres e equipamentos, para responder s necessidades crescentes
de descarga, armazenamento e expedio do carvo para Centrais
Trmicas, quer por transportador directo at Central de Sines, quer
por comboio e camio para a Central do Pego e ainda fornece carvo
para algumas cimenteiras, embora em quantidades bastante
inferiores, e tem capacidade de movimentao de outras cargas e
granis recorrendo a equipamentos prprios.
A actividade foi iniciada em 1 de Maio de 1992, ficando o
terminal a dispor da capacidade de descarga directa de carvo para a
Central de Sines, atravs de um transportador de correia directo, e
o armazenamento e carregamento de comboios com carvo para a Central
do pego.
Numa segunda fase de projecto, em 1994 o Terminal foi equipado
com uma mquina de empilhamento e retoma do Carvo distribudo em dois
parques o que permitia aumentar o armazenamento em parque para
posterior expedio para as Centrais, pelas vias referidas no ponto
anterior.
Numa terceira fase concluda em Setembro de 1997 foi instalada
uma segunda mquina de empilhamento e retoma do Carvo, distribudo em
trs parques com capacidade para mais de meio milho de toneladas, e
ainda um equipamento de carregamento de Navios de pequeno porte com
granis slidos.
Em finais de 2000 o terminal ficou equipado com um cais de carga
geral e passou a poder movimentar, carregar e descarregar carga
unitizada, fraccionada, contentorizada, Roll-on Roll-off e outros
granis, recorrendo a equipamentos mveis de Cais como gruas,
tremonhas, transportadores mveis e ainda mquinas mveis
diversas.
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 28
Fig - 3-1 - Layout do Terminal Multipurpose de Sines
O TMS ocupa uma rea de cerca de 35 hectares e tem mais de 1 km
de cais de guas profundas com fundos cujo ZH predominante ronda os
18 metros.
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 29
3.2.1 Descrio do processo de descarga
O processo de descarga do Carvo de Navios de grande porte a
operao mais relevante da instalao porturia, que consiste em
descarregar um navio, utilizando os dois prticos equipados com
baldes mecnicos tipo concha de 27m3, que escavam o produto
directamente dos pores dos Navios e o descarregam para uma tremonha
que vai alimentar uma rede de transportadores de correias de
borracha que, depois de ser transportado atravs de vrios
itinerrios, ir ser depositado em parque ou seguir directamente para
a Central Termoelctrica de Sines. O Carvo depositado em parque ser
posteriormente retomado, utilizando com uma das duas mquinas de
parque, para a Central termoelctrica de Sines por transportador ou
para um silo de carregamento de vages, onde o carvo ser expedido
por comboio para a Central Termoelctrica do Pego.
Este trabalho ir incidir essencialmente sobre o processo de
descarga de navios de carvo que representam mais de 90% do total
das cargas movimentadas anualmente.
Fig - 3-2 Esquema da descarga de um Navio com dois
descarregadores
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 30
3.2.2 Infra-estrutura Porturia
O Terminal tem a seguinte infra-estrutura porturia de Cais:
1 Cais de descarga de carvo com 340 metros, fundos ZH de 18
metros e permite a atracao e descarga de navios graneleiros de
grande porte com DWT a partir das 60.000 Tons de DWT (Panamax Size)
at aos 180.000 Tons DWT (Capesize).
1 Cais de carga geral com 310 metros, fundos ZH de 18 metros e
permite a atracao de qualquer embarcao at 180.000 Tons de DWT.
1 Cais de carga geral com 250 metros, fundos ZH de 15 metros e
permite a atracao e de qualquer embarcao at 180.000 Tons de
DWT.
1 Cais em rampa, com 34 metros largura, fundos ZH de 15 metros e
permite a atracao aproada de Navios com porta de proa que permita a
circulao de viaturas equipadas com rodas em sistema de Roll-on
Roll-off.
1 Cais, com 150 metros, fundos ZH de 12 metros, para
carregamento de granis em Navios at 30.000 Tons DWT com um
carregador automtico de Navios (Shiploader).
Fig - 3-3 Navio Capesize standart
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 31
Um Navio graneleiro Panamax tem a boca mxima que lhe permite
atravessar o Canal do Panam. Os Navios Capesize, tm esta designao
porque as suas dimenses no lhe permitirem passar nos canais da Suez
ou do Panam, sendo obrigados a contornar os cabos Horn e o da Boa
Esperana, estas embarcaes tm, em mdia, as seguintes dimenses:
Death Weigth tonnage - Aproximadamente 150.000 Tons Comprimento
- Aproximadamente 300 metros Boca (Largura) - Aproximadamente 45
metros Calado (profundidade) - Aproximadamente 18 metros N Pores -
9
3.2.3 - Enquadramento no sistema energtico Nacional
O TMS descarrega anualmente, em nmeros generalistas, cerca de 3
Milhes de toneladas de carvo para a Central Termoelctrica de Sines,
1.5 Milhes de toneladas de carvo para a Central Termoelctrica do
Pego e ainda descarrega cerca de 200 Mil toneladas de carvo para as
Cimenteiras. As Centrais Termoelctricas totalizam 6 grupos
geradores com potncia bruta de 314 MW o que perfaz uma emisso
trmica de cerca de 15.000 Gwh/ano representando cerca de 30% de
toda a produo energtica em Portugal Continental.
PRODUO POR TIPO DE CENTRAL
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Ano
Gw
h
Saldoimportador
Trmica Gs
Fuel e gasleo
TrmicaCarvo
Recepo deProd. RegimeEspecialHidrulica
Fig - 3-4 - Produo energtica por tipo de emisso entre 1999 e
2008
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 32
Podemos ver no grfico acima que a tendncia dos ltimos anos
aponta para um aumento das importaes da energia nuclear vinda de
Espanha e Frana em detrimento da produo Trmica a Fuel e gasleo. A
emisso hdrica depende das condies climatricas em termos da
pluviosidade anual.
A recepo de produo em regime especial no s proveniente das
renovveis como a elica e solar, mas tambm das mini-hdricas
exploradas por particulares.
O peso da energia trmica do Carvo continua a ser elevado, embora
a poltica energtica tenha tendncia a desviar esta produo energtica
para o GNL e aproveitar ao mximo a energia das renovveis e hdrica.
Segundo o Ministrio da Economia, em 2020 a produo energtica
Nacional ser distribuda por 20% de renovveis, 40% para as Hdricas e
32% para GNL, ficando a produo trmica a carvo com apenas 8% da
produo total.
Produo energia elctrica entre 1999 e 2008
21%
12%
30%8%
20%
9%
Emisso Hidrulica
Recepo de Prod. RegimeEspecialEmisso trmica (Carvo)
Emisso trmica(Fuel+Gasleo)Emisso trmica (Gs)
Saldo Importador
Fig - 3-5 Produo energtica percentual por tipo de emisso entre
1999 e 2008
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 33
Neste grfico podemos verificar a evoluo das importaes de carvo
em Portugal onde se pode verificar uma reduo significativa no ano
de 2008:
0
1.000.000
2.000.000
3.000.000
4.000.000
5.000.000
6.000.000
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
Carvo Descarregado no TMS
Fig - 3-6 Evoluo do carvo importado
ANO 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Gwh 14.142 13.690 12.699 14.326 13.641 13.952 14.291 14.070
11.663 10.423
Tons 5.363.269 5.395.636 4.526.087 5.461.152 5.072.071 5.234.538
5.256.673 5.778.853 4.763.625 3.859.941
Tabela 3-1 Dados da energia produzida e quantidade de carvo
descarregado pelas centrais trmicas a carvo.
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 34
Correlacionando linearmente a produo trmica a carvo com a
quantidade total descarregada no TMS obtemos a seguinte relao:
Correlao entre o carvo descarregado e a produo trmica
0
1.000.000
2.000.000
3.000.000
4.000.000
5.000.000
6.000.000
7.000.000
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000Produo de
energia (Gwh)
Carv
o De
scar
rega
do n
o TM
S (To
ns)
3-7 Correlao entre a produo de energia trmica a carvo e a
quantidade descarregada no Terminal
Verifica-se uma correlao linear positiva entre a produo trmica a
carvo com o seu consumo. De lembrar que todo o carvo para as
Centrais Trmicas passa por este terminal. Os pequenos desvios
podero estar relacionados com os perodos de armazenamento que no
coincidem exactamente com os perodos de grande consumo.
Calculando uma regresso quadrtica com os valores conhecidos,
obtemos o valor de 0,827 o que indica uma forte co-relao positiva
entre a produo trmica a carvo e a carga movimentada no TMS.
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 35
3.3 - Descrio tcnica dos equipamentos porturios
3.3.1 - Descarregadores de Navios (Prticos de 42 tons) O
descarregador de Navios tem como elemento de escavao um balde
mecnico de conchas com 27m3 de capacidade que est ligado aos
guinchos atravs dos cabos de ao. Para tal, utiliza um guincho de
elevao e outro para a abertura e Fecho Balde. Para deslocar o Balde
para a tremonha, um outro guincho de movimento horizontal de
translao atravs de cabos que ligam os carros (Trolley) dos cabos e
do Balde num sistema mecnico complexo.Os guinchos dos
descarregadores so actuados por motores de corrente contnua com 507
Kw de potncia, para a elevao e abertura/fecho e 300Kw para o motor
do guincho do trolley. Estes motores so alimentados a 525V DC. Para
fazer o movimento de translao ao longo do Cais, os descarregadores
tambm esto equipados com 10 motores de 28 Kw cada alimentados
igualmente a 525V DC.
Conforme iremos ver nos prximos captulos, os cabos de ao dos
descarregadores so de primordial importncia no desempenho das
operaes com os descarregadores, porque todos os movimentos do Balde
se fazem por intermdio dos cabos comandados pelos guinchos:
-Cabos de elevao do Balde - 1 cabo esquerdo e 1 cabo direito de
242 m de comprimento. So cabos de alma redonda 6X36 (DIN 3064) tipo
Warrington-Seale , no galvanizados , com ncleo de ao , camadas
regulares e carga mnima de rotura 1112 KN e Tenso de rotura dos
fios 1770 N/mm2 com 42 mm de dimetro.
-Cabos de abertura/fecho do Balde - 1 cabo esquerdo e 1 cabo
direito de 242 m de comprimento. So cabos de alma redonda 6X36 (DIN
3064) tipo Warrington-Seale , no galvanizados , com ncleo de ao ,
camadas regulares e carga mnima de rotura 1112 KN e Tenso de rotura
dos fios 1770 N/mm2 com 42 mm de dimetro.
-Cabos de movimento transversal Lado do Mar - 2 cabos esquerdos
e 2 cabos direitos de 153 m no Lado do Mar (L.M.). So cabos de alma
redonda 6X36 (DIN 3064) tipo Warrington-Seale , no galvanizados ,
com ncleo de ao , camadas regulares e carga mnima de rotura 910 KN
e Tenso de rotura dos fios 1770 N/mm2 com 38 mm de dimetro.
-Cabos de movimento transversal Lado de Terra - 2 cabos
esquerdos e 2 direitos de 114.5m no Lado de Terra (L.T.). So cabos
de alma redonda 6X36 (DIN 3064) tipo Warrington-Seale , no
galvanizados , com ncleo de ao , camadas regulares e carga mnima de
rotura 910 KN e Tenso de rotura dos fios 1770 N/mm2 com 38 mm de
dimetro.
-Cabos intermdios - 1 cabo esquerdo e 1 direito de 45.08 m. So
cabos de alma redonda 6X36 (DIN 3064) tipo Warrington-Seale , no
galvanizados , com ncleo de ao , camadas regulares e carga mnima de
rotura 910 KN e Tenso de rotura dos fios 1770 N/mm2 com 38 mm de
dimetro.
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 36
Nota: Metade dos comprimentos dos cabos de elevao e de
abertura/fecho utilizado como cabo de reserva para que no se tenha
de proceder sua substituio sempre que seja necessrio proceder a
algum corte nestes cabos.
Dados estruturais: Dimenses principais.. (ver fig-3.8) Peso da
estrutura do Descarregador em vazio........................1040
Tons Carga mxima a que ficam sujeitos os 24 rodados do Lado Mar 480
KN Carga mxima a que ficam sujeitos os 20 rodados do Lado
Terra..400 KN Distncia entre carris (bitola)...24 m Elevao acima do
nvel do carril..18.6 m
Dados operacionais: Capacidade de elevao de carga do Prtico42
tons Caudal de descarga em escavao livre...1800 Tons/h Tempo mdio
de cada ciclo do Balde..50 segundos Elevao total do Balde48 m
Elevao acima do nvel do carril..18.6 m Elevao acima do nvel do
carril (Especial)..24 m Velocidade de descida do Balde (em
vazio)..150 m/min Velocidade de elevao do Balde (em Vazio)...130
m/min Velocidade de fecho do Balde ..130 m/min Velocidade de
abertura do Balde...180 m/min Velocidade transversal do carro do
Balde.240 m/min Velocidade de translao (Gantry)25 m/min Tempo de
elevao da lana...10 min Velocidade mxima do vento em operao20 m/s
Velocidade mxima do vento para parquear..25 m/s Velocidade mxima do
vento c/ Prtico parqueado...42 m/s
Dados dos motores principais: Motor de elevao do Balde - ABB ,
N=507 KW/U=525V DC, 1000 a 1400 rpm Motor de abertura/fecho do
Balde - ABB, N=507 KW/U=525V DC,1000 a 1400rpm Motor de Translao do
Trolley - ABB N=300 KW / U=525 V DC 1200 rpm Motor de elevao da
lana - ABB - N=72 KW / U=525V DC , 1500 rpm Motores de translao do
Prtico - ABB - 10 X N=28 KW / 525V DC , 1500 rpm Nota: 6 motores
esto instalados do lado do mar, para compensar a maior distribuio
do peso do Prtico no Lado do Mar, e somente 4 do lado de terra.
Dados do Transformador: S....1800 KVA U1.6000 VIn1 = 173,21 A
U2...................................525 VIn2 = 1979,49 A Ucc.4 %
Peso do Transformador4550 Kg Frequncia...50 Hz
Nota: Com 1800 KVA de potncia instalada, estes descarregadores
so os mais potentes a operar em Portugal.
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 37
Equipamentos auxiliares: Como equipamentos auxiliares do Prtico
temos um alimentador Vibrante, que
constitudo por um pedestal com 2 motores-vibradores e uma
rassoura comandada Hidraulicamente, que controla o caudal de sada
da Tremonha do Prtico para o Transportador de Vaivm (Shutlle),
equipado com um Separador de Metais para remover os objectos
metlicos ferrosos que vm no carvo, que permite fazer a passagem do
Transportador do Prtico para o Transportadores C-1 ou C-2.
Uma unidade Hidrulica est localizada no Patamar intermdio do
Prtico e serve para actuar as Portas da Tremonha (Chapa de Derrame,
portas laterais e porta traseira), mas tambm para comandar o
Cilindro actuador da abertura da Tremonha , que regula o caudal de
sada do descarregador para o transportador.
Para os freios do Prtico temos uma unidade Hidrulica de cada
lado (L.M. e L.T.) que servem para levantar as quatro garras dos
carris que esto tensionadas por uma potente mola Helicoidal que faz
uma fora de 200.000 N na fixao do descarregador ao carril.
Existe ainda uma unidade Hidrulica localizada no patamar
superior do Prtico para comandar 2 cilindros Hidrulicos que
amortecedores dos cabos intermdios do Trolley.
Fig - 3-8 - Descarregador de Navios e suas principais dimenses e
capacidades operacionais
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 38
3.3.2 Stacker-Reclaimer O Stacker-reclaimer ou Mquina de parque
combinada (depositadora-recolhedora) uma mquina concebida para
empilhar o carvo, descarregado dos Navios, em pilhas at 16 metros
de altura para posterior retoma com a roda-p que funciona como uma
fresa mecnica, recolhendo o produto e colocando-o no circuito de
transportadores. A SR constituda pela infra-estrutura onde est um
transportador elevador que leva o carvo at ao transportador da
Lana, instalada na super-estrutura. A Lana roda 90 para a esquerda
e para a direita no sentido longitudinal do caminho de rolamento da
SR. Quando em modo de retoma a Roda p accionada por um motor de
220Kw e o transportador da lana inverte o sentido para levar o
carvo a cair no seu interior at ao transportador instalado ao longo
do caminho de rolamento. Uma central hidrulica pressiona dois
cilindros hidrulicos que levantam a lana de 50 metros. Para
equilibrar o momento do centro de gravidade da lana, est instalado
um contrapeso do lado oposto e os cilindros hidrulicos elevam ou
baixam este conjunto consoante a altura a que se quer operar com
este equipamento.
Para fazer o movimento de deslocao ao longo do caminho de
rolamento a SR est equipada com 15 motores distribudos pelos seus
trs pilares de suporte de infra-estrutura. Cada pilar tem vrios
conjuntos de boogies de rodados, que, semelhana dos
descarregadores, distribuiu de forma equitativa as cargas verticais
por todos os rodados que compem o sistema de translao. Para rodar a
lana esto trs motores que accionam a rotao da super estrutura,
permitindo posicionar a Lana no seu local de operao adequado.
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 39
Dados tcnicos SR:
Peso da Mquina (sem Contrapeso).666 tons Peso da Mquina (com
Contrapeso).810 tons Distncia entre carris (bitola)...9 m Caudal de
empilhamento mximo..4000 t / hora Caudal de retoma mximo..2000 t /
hora Comprimento da lana50 m Comprimento mximo do Conjunto130 m
ngulos de retoma/empilamento da Lana.Esq 90 / Dir 90 ngulos mx. de
Elev. Lana em retomaEsq 29 / Dir 31.2 ngulos mx. de Elev. Lana a
empilharEsq 32 / Dir 34 Altura mxima alcanada pela Lana 17 m
Comprimento do caminho de rolamento..440 m N de rodados......36
Velocidade de Translao0.5 m/ s
Motores: Translao..15 x 11 KW / 690 V , 1440 rpm Rotao da Lana.3
x 11 KW / 690 V , 980 rpm Roda-P1 x 132 KW / 690 V , 1480 rpm
Elevao da Lana1x 30 KW / 690 V , 1450 rpm Transportador da Lana...
2 x 110 KW / 690 V , 1475 rpm Transportador Elevador2 x 110 KW /
690 V , 1475 rpm Transformador.U1=6.000V U2 690V S=800 KvA
Fig - 3-9 - Dimenses principais do Stacker-Reclaimer
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 40
3.3.3 Shiploader
O Shiploader (carregador de Navios) uma mquina porturia
destinada a carregar Navios com granis slidos, atravs de um
transportador instalado na lana. Esta lana recebe o carvo retomado
dos parques, atravs dos transportadores de correia, e enche os
pores das embarcaes de menor calado. Na sua operao tem 4 motores de
translao, 2 motores fazem a rotao da lana e uma central hidrulica
pressiona 2 cilindros que levanta a lana para permitir posicionar o
carregamento.
Fig - 3-10 Dimenses principais do carregador de Navios
-
CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 41
Dados tcnicos Shiploader: Peso da Mquina (sem Contrapeso)202,9
tons Peso da Mquina (com Contrapeso)257,9 tons Distncia entre
carris (bitola)...9 m Caudal de empilhamento mximo..1500 tons /
hora Comprimento da lana25 m Comprimento mximo do Conjunto SL162 m
ngulos mximos da Lana a empilhar..Esq 140 e Dir 140 ngulos Elevao
da Lana+15 e -10 Altura do cais (NMAM).5,8m Comprimento do caminho
de rolamento75 m Velocidade de Translao..0.28 m/s N de
rodados20
Dados elctricos e motores: Translao...4 X 11 KW / 690 V , 1440
rpm Rotao da Lana2 X 3 KW / 690 V , 1000 rpm Elevao da Lana..1X 22
KW / 690 V , 1500 rpm Transportador da Lana..1 X 75 KW / 690 V ,
1500 rpm TransformadorU1=6.000V U2=690V S=315 KvA
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CAPTULO 3 Descrio da instalao Porturia
Fiabilidade e gesto da manuteno de equipamentos porturios 42
3.3.4 Transportadores de correia de borracha
Os transportadores so constitudos por uma estrutura metlica de
apoio aos suportes dos rolos, que podem ser de carga, impacto e
retorno. O accionamento desta correia transportadora de borracha
feito por um ou dois motores elctricos de corrente alterna
trifsica. O arranque destes motores feito por contactor directo que
liga os enrolamentos em estrela o que se mantm durante o
accionamento do transportador, reduzindo a corrente de arranque e
de funcionamento. Entre o motor e a caixa redutora est acoplada uma
embraiagem hidrulica que reduz o binrio de arranque e
consequentemente, a corrente elctrica de arranque. Esta embraiagem
est acoplada caixa redutora que por sua vez acciona um tambor
motriz revestido de borracha para ter atrito com a correia
transportadora. A correia de borracha tem quatro lonas que conferem
a resistncia e evitam o alongamento longitudinal exagerado. A
correia passa por um tambor de massas suspenso para dar tenso para
poder ser accionada pelo tambor motriz. Nos transportadores de mdia
dimenso (mais de 20 metros entre os eixos dos tambores motrizes e
tambores de cauda) a correia passa pelos tambores motrizes,
tambores de cauda, tambores de tensionamento, tambor de abraamento
e dois tambores desviadores para o tensor.Este equipamento para
funcionar perfeitamente ter de ter todos os rolos e respectivos
rolamentos em perfeito funcionamento, assim como todas as
chumaceiras onde os veios dos tambores rodam. Para alm destes rgos
mveis temos ainda que assegurar um bom funcionamento das caixas
redutoras e respectivo motor elctrico.
Fig - 3-11 Planta de uma estao motriz de duplo accionamento de
um transportador de correia
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