A análise de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança é um processo que utiliza a informação de falha de um sistema, a fim de desenvolver as distribuições de probabilidade do sistema para efetuar a sua análise funcional. A análise de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança destinada à via permanente baseia-se nos seguintes elementos:
Banco de dados com informações sobre confiabilidade, disponibilidade, manutenabilidade e segurança do sistema;
Modos de falha;
Métodos e ferramentas para análise da confiabilidade, disponibilidade, manutenabilidade e segurança do sistema.
A utilização da falha e dados de manutenção são fatores importantes na análise de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança e na gestão do sistema. Há várias dimensões com relação à coleta de dados de análise de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança. Deve-se verificar que os dados estão sendo coletados de maneira a atender todos os tipos de análise de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança necessárias para o sistema. Outro aspecto importante é que os dados devem englobar todo o ciclo de vida do sistema e, mais importante ainda, a fase de manutenção. A Figura 3.11 mostra o uso de uma base de dados de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança como fonte de dados
para a análise da confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança, para a fase de operação e manutenção do ciclo de vida do sistema.
Figura 3.13 - Processo retroalimentado mostrando a utilização dos dados RAMS em análise RAMS (Fonte: adaptado de Esveld, 2001)
Para uma análise de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança efetiva, os bancos de dados de tráfego e geometria da via devem ser considerados juntamente com as bases de dados de falhas e manutenção, como mencionado acima. Portanto, a via tem de ser dividida em segmentos de análise homogéneos no que diz respeito a curvas, qualidade, superelevação, a densidade do tráfego, etc Os dados a seguir também são uma parte da base de dados de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança, juntamente com os dados de falha (ESVELD, 2001).
a) Perfil da Via e Dados Operacionais
i) Curvas (início e fim da km, curvas de transição, raio, etc...);
ii) Cargas (carga anual – milhões de toneladas brutas transportadas - MTBT, carga máxima por eixo, data a partir da qual os dados são válidos, etc...);
iii) Velocidades (perfil de velocidade dos trechos, data a partir da qual a velocidade é válida, etc...);
iv) Rampas (início, fim e valor).
Nota: MTBT é a soma de todas as cargas aplicadas na via, pelo material rodante,
multiplicado pelo número de viagens ocorrido no período em que se deseja verificar a carga acumulada. Também é uma referência utilizada para estimar o tempo de vida de equipamentos de via. Por exemplo, um jacaré pode ter a vida estimada em 140 MTBT.
b) Infraestrutura
i) Subleito (condições geológicas, diversos parâmetros monitorados, etc...); ii) Lastro (tipo de lastro, data de instalação, espessura de lastro, etc...);
iii) Dormentes (tipo de leito da via, espaçamento dos dormentes, data de instalação dos dormentes, o tipo de fixação e data de instalação);
iv) Trilhos (tipo do trilho, tipo de união, tipo de solda, data de instalação, histórico de instalação dos trilhos, tonelagem acumulada nos trilhos).
c) Histórico de Trabalho
i) Renovações, esmerilhamento e socaria (início e fim da km, tipo);
ii) Histórico das restrições de velocidade (data de início e fim das restrições temporárias da velocidade e taxa de redução da velocidade);
iii) Histórico de manutenção do trecho (tipo e data).
É comum que as ferrovias tenham sistemas independentes para cada uma das fases da análise de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança. Assim, há a necessidade de integrar as diferentes bases de dados para uma análise de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança eficiente e para o adequado planejamento de manutenção. Em um estudo abrangente, é necessário investigar o efeito de degradação e da falha na via nos outros sistemas de infraestrutura ferroviária, por exemplo, os sistemas de sinalização. É evidente que para alcançar a meta de disponibilidade da infraestrutura ferroviária em geral, é preciso garantir a disponibilidade de todos os sistemas que fazem parte da infraestrutura.
3.4.3 Confiabilidade, Disponibilidade, Manutenibilidade e Segurança na Fase de Operação e Manutenção do Sistema
O ciclo de vida do sistema é uma sequência de fases, cada uma contendo tarefas, abrangendo a vida total de um sistema desde a sua conceituação até a eliminação. O ciclo de vida fornece uma estrutura para planejamento, gestão, controle e monitoramento de todos os aspectos de um sistema, incluindo a análise de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança. Assim, o sistema avança pelas fases, a fim de entregar o produto certo ao preço certo dentro dos prazos acordados.
Um ciclo de vida do sistema que é adequado no contexto da operação ferroviária é mostrado na Figura 3.12. O ramo de cima para baixo (na lateral esquerda) é geralmente chamado de projeto e desenvolvimento e é um processo de aprimoramento contínuo que termina com a fabricação de componentes do sistema. Já o ramo de baixo para cima (do lado direito) está relacionado com a montagem, instalação, comissionamento e, em seguida, a operação de todo o sistema.
A representação "V" pressupõe que as atividades de comissionamento estão intrinsecamente ligadas às atividades de projeto e desenvolvimento. Isto é fato, na medida em que o inicialmente concebido tem que ser verificado em relação aos requisitos. Portanto, as atividades de validação para o comissionamento em várias fases de um sistema são baseadas na especificação do sistema e devem ser planejadas nas fases anteriores, ou seja, começando nas fases de concepção e desenvolvimento correspondentes do ciclo de vida.
Figura 3.14 - Representação do ciclo de vida de confiabilidade, disponibilidade, manutenibilidade e segurança (IEC 62278, 2002).
A Figura 3.13 ilustra o processo de análise dos parâmetros para a infraestrutura ferroviária na fase de operação e manutenção do ciclo de vida do sistema. É um processo de melhoria contínua em toda a operação e manutenção do sistema. As fontes de falhas são devidas ao próprio sistema, as atividades de operação de trem ou de manutenção indevida realizada na via.
Figura 3.15 - Processo RAMS na fase de operação e manutenção de um sistema (Fonte: Adaptado de Joanovic, 2006)
O objetivo básico na fase de operação e manutenção é monitorar os parâmetros de controle, a fim de cumprir as metas estabelecidas para a infraestrutura. Os indicadores de desempenho para verificar os objetivos são os parâmetros de controle. Se as metas não forem cumpridas os procedimentos de manutenção são alterados a fim de cumprir as metas. Se as condições estabelecidas de operação do sistema mudarem durante a fase de operação e manutenção, mudanças nos procedimentos de manutenção são necessárias para atender às metas estabelecidas com a análise dos parâmetros.
A análise RAMS da infraestrutura não deve ser realizada sem considerar as características operacionais do material rodante. Para que se tenha uma medida realista da disponibilidade da infraestrutura, é necessário considerar a demanda operacional.
A disponibilidade é a probabilidade de que um sistema estará em um estado de funcionamento sob uma determinada demanda (KUMAR; AKERSTEN, 2008). No caso da via, a disponibilidade é definida como uma unidade de comprimento da via disponível quando os trens utilizam-se do sistema. Para alcançar a disponibilidade da secção de via, devem ser consideradas as seguintes medidas:
A manutenção corretiva via deve ser reduzida. Como as falhas podem ocorrer ao acaso, quanto menor o número de falhas, maior é a disponibilidade;
Todas as ações preventivas de manutenção e renovação na pista devem ser realizadas nos períodos disponíveis para a manutenção;
Os planos de manutenção da via precisam considerar esta janela de manutenção para obter o máximo de todas as ações de manutenção.
3.4.4 Tornando a Manutenção Melhor
Como a infraestrutura ferroviária é um ativo de alto custo, com uma vida útil longa, deve ser garantida a relação entre o custo e a eficácia das decisões de projeto e de manutenção de longo prazo.
A Figura 3.14 representa o custo do ciclo de vida (LCC) baseado nos requisitos da infraestrutura, que por sua vez são baseados em um cenário operacional específico. As
restrições de orçamento e da política de manutenção desempenham um papel importante na escolha das estratégias alternativas de manutenção. A Figura 3.14 mostra como a análise dos parâmetros de manutenção afeta o custo do ciclo de vida em vários estágios.
A estratégia de manutenção com o menor custo no ciclo de vida é considerada como a solução de baixo custo para ser utilizada nas tarefas de manutenção da via permanente. A estratégia de manutenção pode ser uma ação de manutenção simples (por exemplo, esmerilhamento) ou um conjunto de ações de manutenção. Para uma decisão eficaz sobre qual a estratégia de manutenção, é importante ter em conta o conjunto de ações de manutenção para os cálculos do custo do ciclo de vida, e como as ações de manutenção são relacionadas e dependentes.
Ao considerar a estratégia de manutenção com o menor custo do ciclo de vida, como a solução de baixo custo, é importante considerar os índices na análise dos parâmetros de manutenção associados a essa estratégia de manutenção particular. Portanto, ao não considerar a estratégia de manutenção com o menor custo do ciclo de vida como a melhor solução, uma compensação entre os objetivos estabelecidos pelos parâmetrois de manutenção e o valor do custo do ciclo de vida é necessário a fim de alcançar uma estratégia de manutenção efetiva.
Figura 3.16 - Decisões de manutenção baseadas em custo do ciclo de vida (Adaptado de Joanovic, 2006)