Metodologia para análise de risco em unidade de co-geração

O&E
Organização & Estratégia
Boletim Técnico Organização & Estratégia 4 (1) 155-172
Mestrado em Sistemas de Gestão, LATEC/TEP/TCE/CTC/UFF

METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE RISCO: ESTUDO EM
UMA UNIDADE DE CO-GERAÇÃO DE ENERGIA DE UM
SHOPPING CENTER DE MACAÉ
Tânia Destefane de Araujo Silberman, M.Sc., tania@salvaterra.com.br
Ubirajara Aluízio de Oliveira Mattos, D.Sc., bira@uerj.br

Universidade Federal Fluminense (UFF), Mestrado em Sistemas de Gestão
Niterói, RJ, Brasil

RESUMO
Com base no CENTER FOR CHEMICAL PROCESS SAFETY -CCPS (1992), em LEES
(1996), na CETESB (1987 e 1994) e BRASIL e BEZERRA (2001), este trabalho estabelece
uma metodologia para análise de risco em uma unidade de co-geração de energia que
utiliza gás natural como combustível, instalada em um shopping center em Macaé. Não
basta possuir e operar uma instalação dita confiável; é necessária a comprovação. O
escopo deste estudo compreende o uso de técnicas de análise de risco como ferramenta
para a análise de risco de uma tubulação de gás natural desde o recebimento na estação de
medição do gás até a entrada do prédio da unidade de co-geração. Sua finalidade é mostrar
que é possível e confiável adotar este sistema como fonte de energia em instalações
semelhantes, usando gás natural. O resultado oriundo deste estudo permite ao responsável
pela instalação, tomar decisões e adotar medidas preventivas de segurança, de modo a
assegurar a confiabilidade da referida instalação para a população supostamente exposta
ao risco.
Palavras-chave: Gás natural, Risco, Co-geração.

1. INTRODUÇÃO
Em função de uma demanda crescente por informações sobre o risco ao qual uma
comunidade está exposta; da aplicação de técnicas de análise de riscos restritas à fase de
projeto; e do aumento da importância dos acidentes industriais já ocorridos, a indústria
sentiu a necessidade de se ajustar a estes novos cenários e está se adequando para
fornecer uma resposta confiável e responsável.
No passado, as plantas, por serem pequenas, podiam ser operadas com relativa facilidade.
Porém, o aumento de escalas e o uso de tecnologias mais sofisticadas fizeram com que
fosse mudada a postura em relação à segurança e às perdas, devido ao conseqüente
acréscimo de potencial de perdas humanas e econômicas.
Tal mudança de postura também pode ser observada em outros setores da sociedade,
como as comunidades vizinhas aos empreendimentos (no caso, um shopping), entidades
ligadas à área de meio ambiente e o próprio governo, através dos setores pertinentes. Em
conseqüência, as indústrias foram obrigadas a examinar com maior cuidado os efeitos de
suas operações intra e extramuros. Passou-se a analisar mais criteriosamente os riscos e os
métodos para reduzir emissões e ruídos diversos, valendo-se da Prevenção de Perdas

ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-, janeiro a abril de 2008

155

Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de...

como instrumento de decisões técnicas e gerenciais, quer pela prevenção de acidentes de
trabalho, quer com acidentes catastróficos envolvendo as instalações e o público em geral.
Outro fato relevante a considerar é a lembrança do acidente ocorrido no Osasco Plaza
Shopping, em junho de 1996, na Grande São Paulo. O shopping, um dos mais modernos do
país, recebe mensalmente 2,5 milhões de pessoas. Durante a construção, foi brindado pela
seguradora Itaú, no item de segurança, com um desconto de 60% na apólice, devido ao
número de instrumentos de proteção que a estrutura apresentava. Apesar disso, explodiu.
A explosão ocorreu na tubulação de gás liquefeito de petróleo (GLP), na área de
alimentação, gerando 42 vítimas fatais e 472 feridos, além de atingir 3 cinemas e 40 lojas. O
acidente foi causado pelo vazamento na tubulação de GLP, que foi se acumulando no vão
livre existente entre o piso e o solo do prédio (Revista ISTO É, 1996).
A avaliação de riscos consiste em se identificar como estamos lidando com os perigos nas
nossas instalações, verificando os danos (conseqüências) e a freqüência (ou probabilidade)
de ocorrência dos mesmos.
A análise de risco se torna indispensável, principalmente, em processos industriais
caracterizados como complexos, contínuos e de grande variabilidade, como é o processo de
co-geração de energia utilizando como combustível o gás natural. Essa caracterização
propicia um aumento de incerteza que se materializa nos acidentes, devendo a técnica de
análise de risco ser aplicada não só na fase de projeto, como também durante as fases de
operação e manutenção.
O assunto em pauta, análise de risco em uma unidade de co-geração de energia utilizando
como combustível o gás natural, foi escolhido em virtude do largo emprego desta fonte de
energia de notáveis benefícios.
A queima do gás natural, além de gerar uma grande quantidade de energia, reduz
sensivelmente a emissão de poluentes. Os produtos resultantes da combustão são
inodoros, incolores e isentos de óxido de enxofre e partículas de fuligem.
O gás natural garante também uma segurança maior para quem o utiliza. Sendo mais leve
que o ar, num eventual vazamento, ele se dissipa rápida e facilmente, evitando risco de
explosão. Com isso, podemos dizer que o uso do gás natural é mais seguro e,
principalmente, representa um respeito maior pela natureza e pelo meio ambiente. Esses
benefícios se transferem para o dia-a-dia, representando ganho na qualidade de vida da
população (CEG, 2002).
No entanto, não basta possuir e operar uma instalação dita segura; é necessária a
comprovação. Para uma comprovação científica baseada em modernas técnicas de
investigação e modelos matemáticos adequados, a indústria vem desenvolvendo várias
técnicas para a análise do risco agregado às suas instalações.
A análise de risco tem a propriedade de avaliar o grau de confiabilidade de uma instalação,
reduzindo e mantendo o nível de risco em padrões aceitáveis.
A unidade de co-geração de energia utilizando como combustível o gás natural será
instalada em um shopping no Município de Macaé, no Estado do Rio de Janeiro. A energia
gerada nesta unidade de co-geração será distribuída para consumo próprio e a energia
excedente poderá ter sua venda negociada para a concessionária de energia local (CERJ –
Companhia de Eletricidade do Rio de Janeiro).
O escopo deste trabalho compreende a análise de risco de uma tubulação de gás natural,
desde a estação de medição de gás natural até a entrada do processo de co-geração, no
prédio da co-geração.
Considerando-se a localização de uma indústria de entretenimento, mais especificamente
um shopping, onde coexistem lojas para comércio, restaurantes, bares, cinemas e teatro, a
instalação de uma unidade de co-geração de energia, utilizando combustível que, sem o
devido controle, poderia gerar um acidente em um ambiente de visitação pública, pode ser
vista com desconfiança por seus freqüentadores e pela opinião pública.

ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008

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As técnicas de análise de riscos quantificam o risco operacional, podendo-se, assim,
submetê-lo à sua aceitabilidade pela sociedade.
No entanto, as técnicas de análise de riscos atuais não são suficientes para abordar toda a
problemática em si e poder intervir de forma satisfatória, quando da instalação e operação
de um empreendimento, dado que estas técnicas foram desenvolvidas em outras culturas
organizacionais em que existem diferentes legislações trabalhistas, outras políticas
governamentais e diferente realidade socioeconômica.
As técnicas que têm sido mais aplicadas são as qualitativas, em detrimento das técnicas
quantitativas (quando aplicáveis), por serem consideradas mais simples.
O uso de técnicas mais complexas, como as quantitativas, ajuda na comprovação de uma
operação mais segura de uma instalação.

2. PROCESSO DE CO-GERAÇÃO DE ENERGIA COM GÁS NATURAL
De acordo com CUNHA (2001), “co-geração, também conhecida como Combined
Heat and Power (CHP), é freqüentemente definida como sendo a produção seqüencial de
energia térmica (calor) e energia motriz (elétrica ou mecânica) em uma mesma planta e a
partir de um único insumo energético. Este insumo pode ser óleo combustível, gás natural,
biomassa ou outros”.
O significativo incentivo ao uso da co-geração, através da implantação de termelétricas, tem
sua aplicação em diversos setores, desde os industriais até empresas de entretenimento e
lazer.

3. AVALIAÇÃO E GERENCIAMENTO DE RISCO
Conceituar a palavra “risco” não é fácil como parece. Muitas vezes, risco é
confundido com perigo, levando a longas discussões. Para melhor entendimento dos
respectivos conceitos, adotaram-se as seguintes definições para perigo e risco:
Para STRICOFF (1996 apud LIMA, 2000), “Perigo é uma propriedade inerente em um
agente químico, físico, ou biológico ou em um conjunto de condições. Risco é uma função
da probabilidade e conseqüências”.
Para avaliação do risco, deve-se observar com que freqüência ou probabilidade, em
situações normais ou de emergência, respectivamente, pode-se estar exposto a um perigo,
e avaliar as conseqüências dos impactos gerados.
Pode-se sintetizar as definições de risco através da seguinte equação:
RISCO = FREQÜÊNCIA X CONSEQÜÊNCIAS
Para um conjunto de eventos distintos:
RISCO = Somatório (FiCi)
O risco pode ser expresso em: fatalidades / ano; dias parados / mês; R$ / ano; mortes / ano.
Os riscos podem, portanto, ser separados em duas categorias específicas: riscos sociais e
riscos individuais. O risco social indica a probabilidade de certo grupo de pessoas morrer
face à ocorrência de um acidente. Dessa forma, o risco social considera a área circunvizinha
à instalação. Por risco individual entende-se a probabilidade anual de um indivíduo sofrer
algum nível de dano, após a ocorrência de um determinado evento acidental.
Para melhor entender a relação entre freqüência e conseqüência, é possível expressar esta
relação em forma de gráfico, desenhando-se as curvas de risco, denominadas isorisco.
Segundo DUARTE (2002, p. 36), “esta curva de risco representa a variação das dimensões
das conseqüências dos acidentes, em função das freqüências calculadas ou estimadas para
os mesmos”.


157


Para elaboração de estudos de análise de riscos, são adotados critérios internacionais
(Holanda, Dinamarca e Inglaterra) em que se definem regiões de aceitação dos riscos:
1) Região aceitável: onde todos os eventos ali localizados possuem um risco social
considerado aceitável, não necessitando de medidas preventivas e/ou mitigadoras
para a sua redução.
2) Região inaceitável: onde todos os eventos ali localizados possuem um risco social
considerado inaceitável, logo, necessitando a implantação de medidas preventivas
e/ou mitigadoras (não importando o custo) para sua redução.
3) Região localizada entre as duas retas-guia (ALARP – As Low as Reasonably
Practicable): Para os eventos localizados nessa região, deverão ser propostas
medidas preventivas/mitigadoras e essas medidas deverão ser avaliadas
considerando-se o custo e o benefício.
O gerenciamento de riscos é o conjunto de ações e medidas preventivas e mitigadoras que
devem ser tomadas, depois de avaliadas e analisadas as causas e impactos de possíveis
acidentes e seus efeitos sobre o meio ambiente e a saúde pública, através de técnicas
apropriadas de análise de risco, cujos resultados fornecem subsídios para uma decisão
gerencial.
Conforme o Manual de Orientação para Elaboração de Estudos de Análise de Riscos da
CETESB (1994, p. 2), em geral, os estudos de análise de riscos constituem-se de seis
etapas, a saber:
a) Caracterização do empreendimento;
b) Classificação do perigo potencial;
c) Identificação de perigos;
d) Análise de conseqüências e avaliação de vulnerabilidade;
e) Estimativa de freqüências;
f)

Avaliação e gerenciamento de riscos.

4. METODOLOGIA
As técnicas de análise de risco a serem adotadas, para a situação de escoamento de
gás natural em um gasoduto, devem contemplar identificação dos perigos, análise da
freqüência do evento e a gravidade das conseqüências do evento. As técnicas indicadas
são a APP para identificação dos perigos, análise das conseqüências avaliando a
vulnerabilidade aos efeitos físicos gerados, estimativa da freqüência utilizando como
metodologia a árvore de falhas e, finalmente, cálculo do risco.
A análise de riscos, num sentido amplo, tem por objetivo responder às seguintes perguntas
relativas a uma instalação:
-

O que pode acontecer de errado?

-

Com que freqüência isto pode acontecer?

-

Quais são os efeitos e as conseqüências?

-

De que modo se pode reduzir os riscos?

O procedimento geral adotado para as indagações típicas acima pode ser visualizado
através da Figura 1, a seguir:


158


CONFIABILIDADE

ETAPAS DE UMA
AVALIAÇÃO

DEFINIÇÃO DO SISTEMA EM
ESTUDO: FRONTEIRAS,
OBJETIVOS E ESCOPO

ANÁLISE DE RISCOS
COMPLETA

COLETA DE INFORMAÇÕES

IDENTIFICAÇÃO DOS PERIGOS
(EVENTOS INICIADORES DE
ACIDENTES)

AVALIAÇÃO DAS
FREQUÊNCIAS

AVALIAÇÃO DAS
CONSEQUÊNCIAS
AVALIAÇÃO DOS
EFEITOS FÍSICOS
(FLUXO TÉRMICO,
SOBREPRESSÃO, ETC)

FREQUÊNCIAS DOS
EVENTOS INICIADORES

DISPONIBILIDADE DOS
SITEMAS DE PROTEÇÃO

ANÁLISE DE
VULNERABILIDADE

FREQUÊNCIA DE
CENÁRIOS DE
ACIDENTES

ANÁLISE DAS
CONSEQUÊNCIAS

AVALIAÇÃO DOS RISCOS

RISCOS ACEITÁVEIS

PLANO DE
AÇÃO

MEDIDAS
MITIGADORAS

Figura 1. Etapas para elaboração de um estudo de análise de riscos
Fonte: BRASIL e BEZERRA (2001, p. 7).


159


5. ESTUDO DE CASO
5.1. CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO
O Shopping Macaé será dotado de amplo estacionamento, cinco cinemas, quatro
prédios de dois pavimentos cada, sendo o primeiro pavimento (térreo) exclusivamente de
lojas e o segundo de salas e andares corridos para escritórios. A área do shopping também
contará com praça de alimentação e jardins ao redor. A infra-estrutura planejada é de
fornecimento de energia própria, utilizando como combustível o gás natural, proveniente da
Bacia de Campos, aproveitando esta energia para oferecer espaços refrigerados, água
gelada e água quente.
O sistema de co-geração do estudo de caso em questão emprega dois grupos geradores
acionados com motores alternativos de combustão interna a gás natural, duas caldeiras de
recuperação e duas unidades de refrigeração (absorption chillers). Os grupos geradores
promovem o fornecimento de força motriz e iluminação ao shopping, e as caldeiras de
recuperação com as unidades de refrigeração promovem a climatização do shopping (arcondicionado e água gelada), otimizando a energia gerada através do aproveitamento do
rejeito térmico.
5.2. PREMISSAS
A previsão de efetivo de brigadista (público interno) do shopping é de:
-

Próprios = 09 em horário variável;

-

Terceiros = 34 postos-dia e 26 postos-noite.

Na co-geradora existirá um posto de brigadista 24 horas.
Está previsto no shopping um trânsito de aproximadamente 170.000 pessoas por dia, sendo
que a área onde se localizará a co-geração, por ser destacada, não será área de circulação
e receberá no máximo 03 pessoas por dia (incluindo o brigadista), que operarão
normalmente a unidade.
Quanto ao público externo, existe um condomínio de casas de classe média com ocupação
média de 4 pessoas, em terrenos de 300m2 (20 x15m) e a uma distância de 1km do muro
frontal ao shopping.
Paralelo ao shopping, existe outro condomínio de classe média, com ocupação média de 5
pessoas, em terrenos de 400m2 (20x20 m), distante de 1km também.
A área do terreno onde será construído o shopping é de 100.000m2.
A unidade de co-geração ocupa um espaço de 600m2 (20x30m).
O acesso é restrito em toda a área, incluindo a área de tubulação de gás natural, que será
localizada dentro das instalações do shopping center, com acesso controlado. A extensão
da tubulação de gás natural, objeto do trabalho, que vem da estação de medição até a
entrada do prédio da co-geração, mede 800m e segue via canaleta gradeada.
5.3. APLICAÇÃO DA METODOLOGIA
5.3.1. Análise Preliminar de Perigos
A metodologia de APP – Análise Preliminar de Perigos aplicada é estruturada para
identificar, a priori, os riscos potenciais decorrentes da operação de unidades/sistemas
existentes que lidam com materiais / equipamentos.
A técnica foi aplicada em conjunto com o pessoal da co-geração, tendo como base as
informações levantadas em campo, através de visitas técnicas à área, documentação e
informações fornecidas pela administração do shopping.


160


O perigo identificado é o de vazamento de gás inflamável. As possíveis causas básicas são:
ou falha mecânica, ou ruptura por impacto externo, ou ruptura por movimentação de solo, ou
corrosão, ou erro operacional devido a erro humano e falha de válvula de alívio.
Para elaboração da matriz de riscos, adotou-se os critérios definidos na Figura 2:

SEVERIDADE

FREQÜÊNCIA

RISCO

I – DESPREZÍVEL

A - EXTREMAMENTE REMOTA

1 - DESPREZÍVEL

II – MARGINAL

B - REMOTA

2 - MENOR

III – CRÍTICA

C - IMPROVÁVEL

3 - MODERADO

IV – CATASTRÓFICA

D - PROVÁVEL

4 - SÉRIO

E - FREQÜENTE

5 - CRÍTICO

Figura 2. Classificação de Riscos

Para o estudo realizado para a co-geração do shopping, podemos observar a seguinte
distribuição de cenários na Matriz de Riscos.
FREQUÊNCIA

SEVERIDADE

A

IV

B

1

4

C

D

E

III

II

1

I
Figura 3. Matriz de riscos

Observou-se que a maioria dos eventos estudados apresenta classe de severidade
relevante, ou seja, catastrófica, em função das características do produto envolvido.
5.3.2. Análise de Conseqüências e Vulnerabilidades
Dando prosseguimento às etapas do fluxograma (Figura 1), para avaliação das
conseqüências e análise das vulnerabilidades, utilizou-se o software TRACE v. 8.4 (Toxic
Release Analisys of Chemical Emissions), desenvolvido pela Safer Systems, em 1986,


161


onde, a partir de modelos matemáticos, são calculadas as magnitudes dos possíveis danos
delimitando seu alcance em relação às zonas vizinhas às instalações.
Este software é uma ferramenta de engenharia para avaliar as propriedades de dispersão,
explosão ou inflamabilidade de um produto químico e analisa o impacto de toxicidade,
inflamabilidade e explosividade, quando este produto químico vaza para a atmosfera.
a) Estimativa da Vulnerabilidade:
Este item tem como escopo identificar quais são os níveis de radiação térmica gerados e/ou
ondas de pressão, a partir de um vazamento de gás natural, que possuam a capacidade de
provocar danos letais aos seres humanos expostos.
Os riscos listados também se aplicam às estruturas. Entretanto, o nível de risco de interesse
não é o mesmo para pessoas e estruturas. Neste trabalho, o interesse se restringe aos
humanos.
Lembrando que os riscos sobre os humanos causados pelos acidentes típicos em tubulação
com gás natural, de incêndio e explosão incluem a exposição à radiação térmica gerada por
incêndio e a exposição a ondas de choque geradas pela explosão, e considerando que o
cenário de explosão não confinada de nuvem de gás é de difícil materialização para o gás
natural (metano), por ser mais leve que o ar (conforme a ficha de emergência do produto),
ainda assim foi avaliada a vulnerabilidade referente a estes dois cenários.
O cenário de propagação de nuvem tóxica não foi estudado, por se tratar de produto não
tóxico (apenas asfixiante).
Resumindo, os cenários que serão estudados são incêndio em nuvem ou explosão não
confinada (dispersão) e jato de fogo, na ocorrência de dois eventos: furo de 2” na tubulação
e ruptura total na tubulação de 6”.
Para o cálculo da vazão e da radiação emitida por um incêndio, em forma de jato ou nuvem
(flashfire), foram utilizados os modelos matemáticos incorporados ao software TRACE,
considerando-se um furo com diâmetro equivalente de 2” e ruptura da tubulação de 6”.
Para o cálculo de dispersão da nuvem de vapor, os valores de referência para
concentrações de gás natural são estabelecidos pelo limite inferior de explosividade (LEL),
igual a 48387 ppm = 0,048387 frac = 4,8 % e pelo limite superior de explosividade (UEL),
igual a 148443 ppm = 0,148443 frac = 14,8 % (dados fornecidos pelo programa TRACE),
também conhecidos como limite inferior ou superior de inflamabilidade.
Cálculo da vulnerabilidade aos efeitos físicos gerados por nuvem de vapor (dispersão) e aos
efeitos físicos gerados por incêndio em jato:
Tabela 1. Dados de entrada para cálculo da vulnerabilidade (dispersão) e vulnerabilidade (incêndio
em jato)
Parâmetro
Valor
Substância
Estado físico da substância
Tipo de dispersão

Metano (95%) e
Etano (5%)
Gás
Gás leve

Velocidade do vento (m/s)

3

Umidade relativa do ar (%)

83,4

Temperatura ambiente (°C)

25

Pressão do gás (bar)

1,5

Tempo de liberação (min)

10

Dados de saída para o cálculo da vulnerabilidade aos efeitos físicos gerados por nuvem de
vapor (dispersão):


162


Simulação para furo de 2”
Tabela 2. Dados de saída da simulação para furo de 2” (dispersão)
Parâmetro
Valor
Taxa de liberação (kg/s)

0,1
Logo após o
vazamento

Distância (m) para 48387 ppm

2,6

8,0


2,3

4,5


Dispersão

De 5s a 10 min de
vazamento

0,2

~0

Simulação para ruptura de 6”
Tabela 3. Dados de saída da simulação para ruptura de 6” (dispersão)
Parâmetro
Valor

0,5
Logo após o
vazamento


3,8

20


3,5

11


Dispersão

De 13s a 10 min
de vazamento

3,4

7,5

Dados de saída para o cálculo da vulnerabilidade aos efeitos físicos gerados por incêndio
em jato:
Constantes de PROBIT fornecidas pelo programa TRACE:
k1 = –38,5
k2 = 2,6
n = 1,3
Simulação para furo de 2”
Considerando-se um vazamento vertical, teremos os seguintes resultados:
Tabela 4. Dados de saída para furo de 2” (incêndio em jato)
Parâmetro
2

Valor
0,1

Distância (m) para 5 kW/m (ferimentos decorrentes da
exposição à radiação térmica)
Distância (m) para 8kW/m2 (1% de fatalidade decorrentes
da exposição de 1 min à radiação térmica)

7,8

Distância (m) para 37,5kW/m2 (50% de fatalidade
decorrentes da exposição de 20 s à radiação térmica)

Incêndio em jato

8,5

0,0

Simulação para ruptura de 6”


163


Tabela 5. Dados de saída para ruptura de 6” (incêndio em jato)
Parâmetro

Valor


0,5

2

Distância (m) para 5 kW/m (ferimentos decorrentes da
exposição à radiação térmica)
Distância (m) para 8kW/m2 (1% de fatalidade
decorrentes da exposição de 1 min à radiação térmica)

14,2

Distância (m) para 37,5kW/m2 (50% de fatalidade
decorrentes da exposição de 20 s à radiação térmica)

Incêndio em jato

16,9

0,0

As distâncias acima calculadas têm como premissa que o tempo de exposição coincide com
o tempo considerado parâmetro, que é o tempo necessário a um indivíduo para deixar a
posição inicialmente ocupada para uma outra onde a radiação térmica não provoca dano.
b) Resultado das Simulações
Considerando o tempo de exposição igual a 1 minuto e as percentagens PROBIT, obtém-se
as seguintes distâncias:
Tabela 6. Percentagem PROBIT para furo de 2”
Thermal PROBIT (%)
Distância máxima (m)
1
7,9
50

7,4

99

0,0

Tabela 7. Percentagem PROBIT para ruptura total de 6”
Thermal PROBIT (%)
Distância máxima (m)
1
13,9
50

0,0

99

0,0

Podemos observar que as distâncias referentes aos níveis de radiação térmica de interesse
para este estudo não se estendem para fora dos limites físicos do shopping, mesmo
considerando a maior distância de 16,9m (ruptura de 6”) com radiação térmica de 5 kW/m2.
Nos casos de fatalidade, o pior caso, 99% de mortes, é do lado da fonte perigosa, a uma
distância praticamente de 0,0m (tanto para ruptura de 6” quanto para furo de 2”), portanto,
dentro da área de co-geração do shopping. Para 50% de mortes, a máxima distância
atingida é de 7,4m (furo de 2”), também dentro do shopping e da área de co-geração.
De acordo com as simulações, não foram encontradas condições para ocorrência de
explosão de nuvem não confinada.
5.3.3. Estimativa da Freqüência
Para avaliação das freqüências, é suficiente a técnica adotada de árvore de falhas,
uma vez que o processo não exige maiores desdobramentos de análise que necessite de
complementação pela técnica de análise por árvores de eventos.
A árvore de falha (Figura 4) foi desenvolvida neste item de modo qualitativo, tendo como
objetivo básico, a partir dos cenários acidentais identificados na APP, avaliar de forma
preliminar a importância, bem como o inter-relacionamento das falhas básicas que levam a
sua materialização.


164


VAZAMENTO

FALHA
MECÂNICA

P1

IMPACTO
EXTERNO

CORROSÃO

P2

P3

MOVIMENTAÇÃO
DO SOLO

ERRO
OPERACIONAL

P4

ERRO
HUMANO

P5

FALHA DA
VÁLVULA DE
ALÍVIO

P6

Figura 4. Árvore de falha para vazamento na tubulação

c) Quantificação da Árvore de Falhas
A árvore de falhas, apresentada na Figura 4 de modo qualitativo, é tratada neste item de
modo quantitativo.
Os dados referentes à confiabilidade dos equipamentos e operações foram obtidos a partir
de consulta ao banco de dados Report of European Gas Pipeline Incident Data Group, o que
possibilita a determinação das taxas de falha para cada um dos subsistemas considerados
na APP.
A pesquisa dos dados de confiabilidade realizada baseou-se no grau de conservadorismo
adequado ao tipo de estudo desenvolvido.
No caso da taxa de falha por erro humano, considerou-se o possível erro nas diversas
funções, desde gerenciais até operacionais, desenvolvidas pelo ser humano, condicionado
por diversos fatores, psicológicos, por fadiga ou socioeconômicos.
Resultados:
-

Taxa de falha do evento topo = (P1+P2+P3+P4) x800m + (P5 x P6)

-

Taxa de falha do evento topo = 0,69 E – 4 + 1,92 E – 4 + 0,58 E – 4 + 0,23 E – 4 +
(10,00 E – 4 x 10,00 E – 4) = 3,43 E – 4 / ano.

Considerando que para a formação de incêndio em jato é necessária a ocorrência
simultânea de uma fonte de ignição; e que a área não apresenta nenhuma fonte fixa de
ignição e não possui trânsito, podemos então estimar, conservativamente, uma
probabilidade de haver fonte de ignição em torno de 10%.
Por se tratar de uma estimativa direta, optou-se por não se utilizar a técnica de árvore de
eventos.


165


Deste modo, a probabilidade de incêndio derivado de vazamento ficará reduzida em 10
vezes, ou seja:
Probabilidade de incêndio em jato = 3,43 E – 5/ano
5.3.4. Cálculo do Risco (Para Instalações Fixas)
A cada uma das tipologias acidentais de cada hipótese é possível associar uma
freqüência “FI” (ocorrência/ano).
Utilizando-se os resultados dos modelos de cálculo das conseqüências e vulnerabilidades
para cada hipótese, e considerando o pior caso, ruptura total de 6”, obtém-se:
-

(ZONA1)i = distância de dano de radiação equivalente a 1% de probabilidade de
morte para a hipótese i-ésima (m) = 13,9m;

-

(ZONA 2)i = distância de dano de radiação equivalente a 50% de probabilidade de
morte para a hipótese i-ésima (m) = 0,0m;

-

(ZONA 3)i = distância de dano de radiação equivalente a 99% de probabilidade de
morte para a hipótese i-ésima (m) = 0,0m.

Seja:
(P1)i = Número de pessoas expostas na área delimitada por ZONA 1
(junto à co-geração) = 3 pessoas (2 operadores e 1 brigadista).
Área atingida é igual a um círculo de raio 13,9m => A = 152m2
Premissa: 3 pessoas a cada 600m2 (aproximadamente 1 pessoa por 200 m2 ).
Então, para área igual a 152m2, a probabilidade de existir 1 pessoa na zona equivalente a
1% de probabilidade de morte é de 0,75 (75%).
A probabilidade de existir 3 pessoas na zona equivalente a 1% de probabilidade (152m2) é
de: 0,75 x 0,75 x 0,75.
(P2)i = Número de pessoas expostas na área delimitada por ZONA 2=0
(P3)i = Número de pessoas expostas na área delimitada por ZONA 3=0
pm (ZONAx) = probabilidade de morte sujeita a radiação térmica.
O risco social médio, o número de vítimas e o risco individual médio de cada hipótese
podem ser calculados a partir da seguinte equação, para radiação térmica:
R social médio = pm (ZONA3) * P3i + (pm (ZONA2) * P2i) + (pm (ZONA1) * P1i)
R social médio= 0+0+(pm (ZONA1) * P1i)


166


O cálculo de risco é melhor visualizado através da Tabela 8:
Tabela 8. Cálculo do risco
NÚMERO
DA COLUNA

PRODUTO

2

3

4

5

6

7

8

9

RADIAÇÃO

DISTÂNCIA

ÁREA

FREQÜÊNCIA

PROBABILIDADE
DE MORTE /
OCORRÊNCIA

NÚMERO DE
PESSOAS
EXPOSTAS

(m)

(m2)

(ano)

PROBABILIDADE
DE PESSOAS
EXPOSTAS NA
ÁREA

PROBABILIDADE
DE MORTE

(Kw/ m2)

1

(%)

(Fração)

(5x6x8)
(adimensional/ano)

1
Gás Natural

8,0

152

3,4 3 E – 5

2,57 E – 7

3

13,9

0,75

(0,75)3

1,45E – 7

1


167


5.3.5. Critérios de Aceitabilidade
a) Risco Individual (R.I.):
O critério de aceitabilidade do risco individual adotado é o da Inglaterra:
-

Nível máximo tolerável (ocupacional) para trabalhadores: 1x1,0E – 3/ano.

-

Nível máximo tolerável, para um indivíduo do público exposto ao risco: 1x1,0E –
4/ano.

-

Nível aceitável (insignificante): 1x1,0E – 6/ano a 1x1,0E – 7/ano

No caso do gasoduto, o R.I. máximo calculado foi de 2,57 E – 7 mortes por ano; ou seja,
uma pessoa que trabalhe as 24 horas na área em questão terá 2,57 chances em 10.000.000
por ano de morrer devido a incêndio na tubulação.
b) Risco Social (R.S.):
O critério de aceitabilidade do risco social adotado é o da Dinamarca, que permite uma
freqüência anual de até 1E – 4 para acidentes que provoquem até 1 morte e freqüência de
até 1E – 6 para acidentes que provoquem até 10 mortes.
Como o estudo indicou valor de 1,45 E – 7 para acidente gerando no máximo 1 morte,
constatamos a plena aceitabilidade do risco.
Todavia, faz-se necessário implementar as medidas de gerenciamento de risco indicadas no
próximo item deste estudo, levando-se em consideração o resultado da APP.
5.4. GERENCIAMENTO DOS RISCOS
As medidas adotadas para redução de freqüência e conseqüências são
consideradas parte integrante do gerenciamento de riscos; entretanto, a adoção dessas
medidas não terá sentido se um extenso e permanente programa de inspeção, manutenção
e supervisão, além da formação e do treinamento dos trabalhadores, não for efetivamente
implantado pelo shopping.
Quanto às medidas preventivas e mitigadoras, no que concerne aos equipamentos de
prevenção e combate a incêndio, toda a área deverá ser protegida por rede de hidrantes e
extintores portáteis, além de contar com brigada de incêndio.
Estes equipamentos só servem para resfriamento ou extinção de incêndio em áreas
adjacentes. A tubulação de água de combate a incêndio deve ser pintada na cor vermelha,
conforme norma regulamentadora do Ministério do Trabalho NR 26, de 10 em 10m, com
seta indicando sentido do fluxo e nome do fluxo
As paredes da estação de medição e do prédio de co-geração, de onde sai e onde entra,
respectivamente, a tubulação de gás natural, deverão ter anteparas corta-fogo.
Deve-se, ainda:
a) Criar um plano de ação de atendimento às emergências.
b) Criar procedimento escrito ou incluir rotina do plano de ação de emergência do
shopping, contemplando, no mínimo, as seguintes ações:
-

Fechamento imediato das válvulas de admissão de gás na estação de
medição.

-

Desligar todas as fontes de ignição, inclusive não permitindo a passagem de
veículos, ainda que elétricos, até a liberação da área pela segurança.

-

Antes do retorno às atividades, monitorar toda a área com explosímetro
calibrado.


168


-

Contatar de imediato a CEG e o corpo de bombeiros (manter os telefones
atualizados).

c) Implementar plano de manutenção incluindo no mínimo:
-

Válvulas da estação de medição.

-

Inspeção da faixa do duto, para verificação de obras em suas proximidades.

-

Aterramento da estação de medição (verificar continuidade e resistividade);
sugere-se a manutenção de uma resistividade máxima de 10 ohms, a ser
realizada por empresa especializada em periodicidade de um ano.

d) Identificar a estação de medição com placas de “Perigo Inflamável” e “Não Fume”,
com os números dos telefones da brigada de combate a incêndio, da CEG e do
corpo de bombeiros.
e) Treinar os operadores da co-geradora para abandono do prédio, em caso de
detecção de vazamentos.

6. CONCLUSÃO
Tendo em vista o resultado obtido no estudo de análise de risco da tubulação de gás
natural, no trecho entre a estação de medição até a unidade de co-geração, a freqüência
anual da ordem de grandeza de 1E – 7, tanto para risco individual quanto para risco social,
para acidente gerando até uma morte, e comparando com o critério da Inglaterra e
Dinamarca, respectivamente, conclui-se que o risco é aceitável para ambos os casos. A
Figura 5 apresenta o gráfico Freqüência (F) versus Números de mortos (N). A curva, na cor
verde, representa a situação referente ao estudo de caso; as outras duas curvas referem-se
ao critério da Dinamarca.

1.0E-2
( Ocorrências por ano )

Frequência Acumulada (F)

1.0E-1
Inaceitável

1.0E-3
1.0E-4

A ser reduzido

1.0E-5
1.0E-6

Aceitável

1.0E-7

1

3
Número de Mortos (N)

10

Figura 5. Gráfico Freqüência (F) versus Número de Mortos (N)

Como ilustração pode-se analisar a freqüência anual calculada acima para risco individual,
tendo como parâmetros de comparação as Tabelas 9 e 10.
A Tabela 9 revela que, comparando-se o risco calculado aos riscos de acidentes industriais,
o primeiro é insignificante.


169


Comparando-se com a Tabela 10, a freqüência de mortes por ano tendo como causa o
vazamento da tubulação de gás natural, de 1E – 7, tem a mesma chance de ocorrência de
cair um raio e matar uma pessoa, em termos de ordem de grandeza. Os outros acidentes
listados (o automobilístico, queda geral, fogo, queimaduras, armas de fogo e
envenenamento) têm maior probabilidade de ocorrer.
Tabela 9. Freqüência de mortes por tipo de indústria na Grã-Bretanha
Freqüência de Mortes na Indústria
INDÚSTRIA
(ocorrência por ano)
Química

3,06 x1,0 E – 4

Siderurgia

3,50 x1,0 E – 4

Mineração

7,01 x1,0 E – 4

Construção Civil

5,87 x1,0 E – 4
Fonte: Lees (1996).

Tabela 10. Riscos típicos de acidentes

TIPO DE ACIDENTE

Freqüência de Mortes/
(fatalidades/ano)

Automobilístico

3E – 04

Queda geral

9E – 05

Fogo e queimaduras

4E – 05

Envenenamento

2E – 05

Armas de fogo

1E – 05

Transporte aéreo

9E – 06

Choque elétrico

6E – 06

Raio

5E – 07

Outros acidentes

4E – 05

Todos acidentes

6E – 04

Fonte: Henley e Kumamoto (1981).

Este resultado permite demonstrar que a metodologia adotada para análise de risco foi
satisfatória, tendo sido utilizadas as técnicas qualitativa APP e as quantitativas árvore de
falhas e modelagem dos eventos acidentais, não necessitando do uso das demais técnicas.
Observa-se que, se adotada, apenas a técnica qualitativa APP bastaria ao referido estudo,
uma vez que as recomendações não seriam diferentes, comprovando-se que, de fato, para
situações semelhantes, a técnica qualitativa seria suficiente.
As recomendações e medidas preventivas sugeridas devem ser consideradas durante a
construção do shopping e os procedimentos devem ser seguidos depois, quando o sistema
de co-geração estiver em operação, para assegurar a confiabilidade de tal instalação.

7. REFERÊNCIAS
ABS Group. Banco de Dados. Report of European Gas Pipeline Incident Data
Group – EGIG 99.R.0074, 1999. Disponível no ABS Group.


170


BRASIL, Fernando; BEZERRA, Álvaro. Análise de risco e gerenciamento de risco.
Niterói: LATEC – Laboratório de Tecnologia, Gestão de Negócios e Meio Ambiente / UFF–
Universidade Federal Fluminense, 2001. Apostila.
CCPS – CENTER FOR CHEMICAL PROCESS SAFETY. Guidelines for hazard evaluation
procedures. 2.ed. New York: AICHE – American Institute of Chemical Engineers, 1992.
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. Estudos preliminares
dos critérios para avaliação de risco industrial. São Paulo: Cetesb, 1987.
______. Manual de orientação para elaboração de estudos de análise e avaliação de
riscos. São Paulo: Cetesb, 1994.
CUNHA, Fernando José. O gás natural e a energia elétrica. Clube de Engenharia. Rio de
Janeiro: ABACUS Informática e Engenharia Ltda, 2001. Apostila.
DUARTE, M. Riscos industriais: etapas para a investigação e a prevenção de
acidentes. Rio de Janeiro: COPPE / Petrobrás / FUNENSEG, 2002.
LEES, Frank P. Loss prevention in the process industries. 2nded. V.1, 2 e 3. Oxford:
Butterworth-Heinemann, 1996.
LIMA, Gilson Brito Alves. Uma abordagem multicritério para a avaliação do grau de
risco dos ramos econômicos. 2000. Tese (Doutorado em Engenharia) – COPPE,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. 2000.
PETROBRAS. Critérios para aplicação de técnicas de avaliação de riscos e
confiabilidade. Norma PETROBRAS N-2593. 1996.
SAFERSYSTEM. Software de simulações para o cálculo de conseqüências e
vulnerabilidades TRACE V.8.4, Toxic Release Analysis of Chemical Emissions.
Disponível em: <http//www.safersystem.com>. Acesso em: mar. 2003.
TAYLOR J. R. Hazard assessment for process plant pipelines and transport. [s.l.]: [s.n.],
1989.
TRANSPORTADORA Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil S.A. Manual do Sistema de
Gestão. Rio de Janeiro: TGB, 2000.
______. Textos sobre a empresa, gasoduto, gás natural, qualidade de vida e rede de
excelência gás natural. Disponível em: <http//www.tbg.com.br>. Acesso em: set.2002.


171


METHODOLOGY FOR RISK ANALYSIS : STUDY IN AN
ENERGY CO-GENERATION UNIT IN A SHOPPING CENTER
AT MACAE
Tânia Destefane de Araujo Silberman, M.Sc., tania@salvaterra.com.br
Ubirajara Aluízio de Oliveira Mattos, D.Sc., bira@uerj.br

Universidade Federal Fluminense (UFF), Mestrado em Sistemas de Gestão
Niterói, RJ, Brasil

ABSTRACT
Based on CENTER FOR CHEMICAL PROCESS SAFETY -CCPS (1992), on LEES (1996),
on CETESB (1987 and 1994) and on BRASIL and BEZERRA (2001), this work establishes a
methodology for risk analysis in an energy co-generation unit that uses natural gas as fuel,
installed in a shopping center at Macaé. It is not enough to possess and to operate a facility
called reliable, it is necessary to prove. The scope of this study includes the use of
techniques for risk analysis as a tool for risk analysis of a natural gas pipeline, since the
receiving in the gas measurement station until the entrance of the co-generation building.
The purpose of this study is to show that is possible and reliable adopting this system as
energy sources in similar installations using natural gas. The result that come from this study
allows to the responsible one for the installation, to take decisions and take preventive
security measures to ensure the reliability of that facility for the people supposedly at risk.
Keywords: Natural Gas, Risk, Co-generation.


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