O que é Análise de Falhas?

A análise de falhas segue a metodologia FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), que busca evitar falhas de produtos/componentes e também propõe melhorias em um projeto. Assim, o objetivo principal desta técnica é detectar possíveis falhas, suas origens, além de prever tais falhas e evitar que estas ocorram no produto final.

Por que um produto/componente falha? O motivo pode estar ligado ao material utilizado, ao modo de fabricação, a uma manutenção inadequada, a erros de operações, entre outros que podem existir. Com isso, ao se realizar uma análise de falhas, pode-se identificar problemas como deficiência no projeto, imperfeição do material, erros em processamento do material, erros de montagem, manutenção inadequada ou imprópria e muitos outros fatores.

Para se realizar uma análise de falhas deve haver coleta de evidências, estabelecimento dos fatos, fluxogramas, opiniões formadas quanto ao mecanismo, sequência e causa da falha, elaboração de relatório e conclusões. A falha deve não somente ser identificada, como também deve-se determinar o melhor caminho para esclarecê-la. Além disso, os passos para uma análise de falhas podem ter sequências diferentes dependendo da natureza da falha.

Como fazer uma Análise de Falhas?

Para se realizar uma análise de falhas, algumas perguntas podem ser essenciais:

• Qual a frequência da ocorrência?
• A falha ocorreu de forma abrupta ou gradual?
• A falha começou a acontecer depois de alguma mudança no projeto, material ou processo de fabricação?
• Ocorreu a falha em um produto específico?

As etapas envolvidas neste processo são:

Etapa 1: coleta de dados, informações de campo e seleção das amostras

A primeira etapa da analise de falhas envolve colher informações sobre o processo de produção, tais como a manufatura, processamento, histórico de serviço, reconstrução dos eventos que conduziram à falha. Além disso, verifica-se o histórico de serviço da peça, em relação ao carregamento normal ou anormal, cargas cíclicas, variações de temperatura, operação em ambiente corrosivo, entre outros.

Após a verificação das condições da peça, seleciona-se a amostra que mais apresenta as características da falha. Depois, compara-se a amostra com uma peça que não falhou, com o intuito de averiguar se a falha ocorreu por causa das condições de serviço ou por um erro de manufatura.

Etapa 2: considerações de segurança (normalmente exame visual e registro de imagem)

Terminada a primeira etapa, um exame preliminar é feito através da inspeção a olho nu. Aqui, todos os aspectos importantes, incluindo as dimensões, devem ser registrados. Então, um registro fotográfico deve ser feito, pois futuramente a falha considerada inconsequente pode apresentar piora em sua situação.

Etapa 3: realização de ensaios não destrutivos (END)

Os ensaios não destrutivos são muito úteis para as investigações de análises de falhas, uma vez que podem revelar de maneira mais clara a localidade e a extensão da falha sem que seja necessária uma modificação física da peça, ou seja, esta não é deformada e/ou quebrada.

Quer entender um pouco mais sobre os Ensaios não destrutivos? Veja Qual a importância dos Ensaios dos Materiais!

Etapa 4: realização de ensaios mecânicos

A realização dos ensaios mecânicos deve ser feita somente com certeza absoluta, pois mudanças físicas atrapalham a investigação quando realizados sem necessidade.

Os ensaios mecânicos são úteis para a confirmação de que o componente falhou conforme a especificação ou então para avaliar os efeitos das condições superficiais nas propriedades mecânicas.

O ensaio mais utilizado é o de dureza/microdureza e também a ferramenta mais versátil para uma análise de falhas. Neste ensaio pode-se, por exemplo, detectar o endurecimento ou amolecimento causado pode superaquecimento ou descarbonetação.

Muitas vezes, ao final de uma investigação se realiza uma análise química do material. Isto é feito no final pois muitas vezes ocorre a destruição de uma parte da amostra. Dentre as técnicas utilizadas pode-se citar a espectrometria de emissão ótica, espectroscopia de infravermelho (FTIR), espectroscopia por fluorescência de Raios X, entre outros.

Saiba um pouco mais sobre os Ensaios mecânicos em Análise de falhas e Ensaios mecânicos, o que é e quais seus benefícios

Etapa extra: simulação das condições de serviço

Perto de concluir uma investigação de análise de falhas, alguns testes podem ser realizados simulando as condições de uso do produto. Como cada produto possui uma finalidade diferente, este procedimento não é fácil, pois exige equipamentos elaborados e, muitas vezes, específicos. Além disso, deve-se conhecer todas as condições de serviço da peça. Normalmente, nem todas as condições de serviço são conhecidas.

Elaboração do relatório

Os relatórios geralmente iniciam-se com os objetivos da investigação, ou seja, a descrição do que será analisado e porquê. Deve-se informar as condições de operação (em relação ao ambiente, tais como temperatura, atmosfera, ou em relação aos tipos de esforços que o produto sofre, como tempo de operação, carregamento, entre muitas outras informações que descrevam a situação na hora da análise).

Há também as propriedades do material, segundo o fabricante, contendo quais os tipos de processamento o material sofre até chegar no produto final ou até a etapa de análise. Faz-se, em seguida, uma breve descrição das amostras selecionadas, contendo, se necessário, desenhos técnicos, fotos, diagramas, etc. Para dar continuidade, descreve-se os procedimentos realizados, ou seja, quais tipos de ensaios não destrutivos foram utilizados, se foi necessário algum ensaio mecânico e qual.

Após descrever todas as etapas realizadas, são apresentados os resultados, que possui todos os dados obtidos das observações e ensaios, podendo apresentar algumas discussões e comparações com dados padrões (caso seja possível). Com isso, é possível chegar a conclusões da investigação e, também, realizar recomendações de melhorias, para que a falha não ocorra.

A recomendação que você busca é em relação ao material? Veja 7 fatores para a escolha do melhor material para o seu produto!

Conclusão

A Análise de falhas pode localizar e/ou prevenir possíveis falhas em um produto. Este procedimento busca respostas aos porquês da ocorrência da falha. Identificados os motivos das falhas, é possível agir e modificar os parâmetros necessários para que estas falhas parem de ocorrer. Estes parâmetros podem ser o tipo de material, alguma etapa de produção, entre outros fatores.

Deste modo, a Análise de falhas é de muita importância, uma vez que possibilita reduzir a porcentagem reprovada no controle de qualidade, diminuindo o número de perdas ou retorno de produtos defeituosos. Com isso, há também a redução de custos, pois, com a diminuição de falhas, ocorrem o aumento da qualidade da produção e menos perdas de produtos.

Outros fatores também podem te ajudar a reduzir custos! Entenda sobre o Ecodesign e como ele pode ajudar na redução de custos de um produto

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Texto Escrito por Mirella Iglesias, Consultora do Núcleo de Engenharia de Materiais da EESC jr. – Empresa Júnior de Arquitetura e Engenharia da USP São Carlos