Frequência x consequencia

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Frequência x consequencia

  1. 1. 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
  2. 2. 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 156
  3. 3. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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”. ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 157
  4. 4. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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: ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 158
  5. 5. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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). ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 159
  6. 6. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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. ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 160
  7. 7. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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, ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 161
  8. 8. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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): ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 162
  9. 9. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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 Distância (m) para 98415 ppm 2,3 4,5 Distância (m) para 148444 ppm 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 Taxa de liberação (kg/s) 0,5 Logo após o vazamento Distância (m) para 48387 ppm 3,8 20 Distância (m) para 98415 ppm 3,5 11 Distância (m) para 148444 ppm 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 Taxa de liberação (kg/s) 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” ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 163
  10. 10. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... Tabela 5. Dados de saída para ruptura de 6” (incêndio em jato) Parâmetro Valor Taxa de liberação (kg/s) 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. ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 164
  11. 11. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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. ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 165
  12. 12. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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) ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 166
  13. 13. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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 ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 167
  14. 14. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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. ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 168
  15. 15. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... - 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. ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 169
  16. 16. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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. ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 170
  17. 17. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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. ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 171
  18. 18. Silberman & Mattos / Metodologia para análise de risco: estudo em uma unidade de co-geração de... 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. ORGANIZAÇÃO & ESTRATÉGIA, v. 4, n. 1, p. 155-172, janeiro a abril de 2008 172

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